软土地层地铁盾构通用环管片结构设计研究

根据国内外盾构的设计理论和经验,针对宁波长三角软土地区盾构通用环管片设计进行了详细的探讨和分析。首先研究了管片的分块、封顶块位置、管片内径、厚度、环宽、楔形量、榫槽、连接方式、组装方式、防水等构造设计的原理以及经验;然后又详细的介绍了目前盾构管片的结构内力分析方法,并采用修正惯用法进行宁波盾构管片的内力分析,根据计算分析结果结合国内外管片配筋经验,详细的介绍了宁波盾构管片配筋原则和理念,希望能够为国内外地铁设计同行提供借鉴。     

盾构隧道衬砌设计计算的几点研究结果

针对北京地铁5号线东四站～张自忠路站区间盾构隧道，运用修正惯用法以及有限元分析软件，选取不同大小的参数值(刚度折减系数、地基抗力系数)，进行了管片衬砌结构内力计算，并利用计算结果开展对称与不对称配筋。比较分析计算方法及参数大小对管片内力计算结果的影响以及管片配筋方式对配筋量的影响，得出了一些可供工程实践参考的结论。     

石家庄地铁盾构隧道管片结构设计计算研究

管片是盾构法施工中隧道的重要组成构件,是控制隧道工程造价和隧道结构安全的重要因素。以石家庄地铁1号线某盾构区间为例,通过运用目前国内外地铁盾构区间管片设计中常用的计算理论——修正惯用法和梁-弹簧模型法,进行盾构管片的内力分析。结果表明:结构配筋数量主要受裂缝宽度的控制;修正惯用法计算结果受整体折减系数影响较大,其计算结果偏保守。     

马蹄形盾构隧道结构内力现场测试

以白城马蹄形盾构隧道为背景,对管片结构内力进行了监控量测,总结了马蹄形管片结构内力的分布特征及其内力随时间的变化规律,将不同埋深断面的内力值进行了对比,并将实测内力与设计内力值进行了对比,得出结论如下:(1)摸清了马蹄形盾构管片结构内力分布特征;(2)管片拼装,同步注浆及脱出盾构等施工过程中,管片结构内力受施工荷载影响显著,因此,要注重对施工荷载的控制,以减少对管片结构的不利影响;(3)深埋断面实测内力值整体小于中埋断面,与设计较为一致,验证了设计的合理性;(4)各埋深断面的实测内力值显著小于相应的设计计算值,表明管片结构的设计是安全可靠的。     

盾构隧道管片钢筋力学行为初探

钢筋混凝土管片是盾构隧道最基本的结构单元,钢筋作为管片的主要组成部分,其力学行为影响管片配筋形式及配筋量,从而影响盾构区间隧道的造价。本文以广州地铁使用的管片为研究对象,利用大型通用有限元软件ADINA,计算了单块管片在施工阶段受到千斤顶顶力作用时的钢筋应力;同时,将整环管片在正常使用阶段受到的土压力、水压力及周围土层的弹性抗力抽象为7种荷载,计算了整环管片模型下管片钢筋的应力。计算结果表明,管片的制作和安装精度明显影响了管片在施工状态时的钢筋应力,存在制作或施工误差的管片,其钢筋应力为无误差管片的2.3～4.7倍,但两种情况的钢筋应力均处于较低的水平;在正常使用阶段,考虑接头的整环模型管片钢筋的最大拉应力为73.3 MPa,最大压应力为67.7 MPa,分别相当于钢筋强度设计值的24.4%和22.6%。施工阶段管片钢筋应力水平与正常使用阶段钢筋应力水平并无明显区别。为进一步了解管片配筋的力学行为,还需要研究管片及其配筋在长期荷载作用下的力学行为,在保证隧道耐久性的前提下,合理的使用钢筋。     

北京地铁盾构隧道管片设计合理性探讨

介绍了管片衬砌内力计算理论——修正惯用法和梁-弹簧模型法，并分别用其计算北京盾构地铁隧道的两个工程实例，通过比较分析得出梁-弹簧模型更符合北京地铁隧道工程实际。最后，通过理论分析，推荐使用梁-弹簧模型法对北京地铁隧道管片进行设计优化，可减少其配筋量，为北京地铁工程创造更高的经济效益和社会效益。     

某超大型隧道修复工程内部结构设计及计算分析

笔者介绍了某隧道修复工程的内部结构设计及其主要施工工序,并通过模拟关键施工工序,建立合适的计算模式,对标准段内部结构进行内力分析,从而为结构选择了合适的配筋。     

不对称配筋纤维混凝土盾构管片正截面配筋计算

采用fib Model Code 2010中纤维对受弯承载力贡献的作用方式,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受压构件正截面受力分析,提出了不对称配筋纤维混凝土盾构管片配筋计算方法。以国内某地铁工程管片配筋计算为例,采用该方法计算了纤维混凝土管片正截面配筋并与普通混凝土管片配筋进行对比。同时,计算分析了采用不同等级纤维混凝土时该管片正截面配筋的变化规律。结果表明,纤维的加入可以降低钢筋用量,该方法结合了欧洲规范和国内的钢筋混凝土设计规范,具有较高的可靠性,可用于纤维混凝土盾构隧道管片设计。     

浅埋并行隧道间距对管片内力影响的分析

浅埋并行近距离隧道的设计施工是盾构隧道研究中的难点。针对间距对管片内力影响的问题,建立了包括地层、等代层、衬砌的有限元计算模型,并通过工程算例验证了该模型的合理性。然后计算隧道间距、埋深、土体参数等因素对隧道周围土体应力、管片内力的影响。根据土体应力结果可知,净距的减小使两隧道的卸载区相互接近或重叠,使两隧道之间土体承受较大荷载,发生屈服,从而使管片内力增大。根据管片内力结果得到了不同情况下管片最大内力提高率,得知埋深和土体黏聚力对提高率的影响较弱,土体内摩擦角的影响较为显著,并给出了各种情况下管片内力设计值提高率的取值大小。最后综合分析结果,针对浅埋并行超近距离隧道问题,给出了设计施工建议。     

钱江隧道管片拼装过程中的力学行为实测分析

钱江隧道是目前世界上最大直径的软土盾构法隧道工程之一。通过在典型地层深埋段埋设全断面的隧道试验环,对盾构拼装管片的全过程及拼装后管片结构的受力特征进行了现场实测。监测结果表明,管片结构内力在拼装过程中受到管片相对位置及相互接触关系的变化影响,经历了波动、微调整直至平衡状态的变化过程。多数管片在拼装阶段的实测内力小于正常使用阶段管片理论内力的30%,但高于拼装阶段管片内力的理论值,最高可达到拼装阶段理论值的10倍以上。管片拼装过程中的内力实测值经历了波动或跳跃后逐渐逼近拼装阶段的理论值。值得注意的是,实测值的变化曲线表明:个别管片局部内力出现突变,实测突变值达到正常使用阶段理论值的3倍以上。因此,尽管管片之间通过管片间接触条件及相对位置的调整使管片结构的内力较快调整至正常状态,但该过程中出现管片内力局部过大的情形对管片结构的耐久性和长期承载性能可能造成影响,在今后的设计和施工控制中应予以充分考虑。     

《混凝土结构设计规范》修订简介(八)——预应力混凝土结构构件

介绍了新版《混凝土结构设计规范》中预应力混凝土结构构件设计计算、构造方面修订和新增的内容。要点为预应力作用参与相关荷载组合,预应力新材料,裂缝控制及裂缝宽度验算,考虑内力重分布进行调幅的计算,施工阶段验算要求,改进预应力混凝土收缩、徐变损失值计算,预应力混凝土局部承压间接加强钢筋的配置和防止预制预应力混凝土构件端部裂缝的配筋要求,预应力混凝土结构在地震区的应用及抗震设计,以及新增加无粘结预应力混凝土设计规定等。     

一种基于矢量运算的通用管片选型计算方法

本文介绍了在隧道施工中,一种基于矢量运算的通用管片选型计算方法。该方法在进行管片选型时,在各接触面建立局部坐标系,利用盾构、管片和设计轴线三者之间的相对位置关系,计算出拼装后衬砌环中心线位置,使其偏离设计中心线最小,进而指导完成通用管片的选型,文章通过数据证明了方法有效。     

盾构隧道施工阶段管片上浮的力学分析

 盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现管片错台、整体上浮等现象。对盾构隧道施工阶段管片注浆段进行受力分析,考虑静态上浮力和动态上浮力,分别分析其作用机制,提出上浮阶段的衬砌环受力模型及计算公式。针对盾构隧道衬砌环在正常设计状态与上浮状态下的受力不同,采用修正惯用法衬砌设计理论分别对其进行内力计算,并将计算结果进行对比分析。结果表明：上浮状态下管片的弯矩值、剪力值和轴力值分别比正常设计状态下的管片内力增加64%,51%和46%,表明隧道上浮对管片受力不利。其中施工阶段动态上浮力对管片的受力影响非常大,超过静态上浮力,必须对其进行合理控制,防止压裂管片。     

上海明珠线中潭路车站结构设计

以上海明珠线中潭路车站结构设计为例 ,分析比较了高架轻轨车站在荷载取值、工况、内力组合、结构计算等方面不同于一般民用建筑的特殊性 ,探讨了温度变化、支座沉降产生的内力对结构配筋的影响 ,介绍了 2 8m跨度预应力箱梁的有限元计算及配筋 ,为以后此类结构的设计提供了参考。     

不同地层盾构隧道管片力学行为研究

盾构隧道施工过程中管片衬砌由于受力复杂,容易发生局部破损的情况。文章依托深圳城市轨道交通5号线区间隧道盾构施工,在现场基于测试方法研究了管片衬砌在施工中的力学行为,对比探讨了隧道下穿软硬不均地层、粘土地层和上覆建筑物的全风化花岗岩层中衬砌所承受的轴力和弯矩。研究结果表明:不同地层中盾构隧道的力学性能有较大差异,但是它们的力学性能变化阶段是一致的。即:当管片刚拼装完成时,在盾壳的保护下,内力较小;管片内力在管片脱出盾尾后达到最大峰值;当管片拼装上一定时期后,管片内力趋于稳定,其内力一般较管片刚脱出盾尾时要小。     

城市地铁双护盾TBM工法隧道衬砌结构受力特征研究

以深圳市城市轨道交通8号线一期梧沙区间隧道为依托工程,对“双护盾TBM工法隧道”施工期间管片衬砌外部压力和结构内力开展了现场跟踪测试,总结归纳出“双护盾TBM工法隧道”管片衬砌外部压力和结构内力在施工期内的时变演化规律。研究结果表明：隧道施工期间,管片外侧压力共经历四个发展阶段,注浆压力对管片内力变化影响较大,管片设计应考虑注浆压力的影响,同时应注意TBM施工时的注浆量控制。对于深埋TBM隧道,结构内力与隧道埋设深度不具有明显的对应关系,但随着结构上部围岩风化程度增加,隧道上方垂直荷载对管片结构内力影响加大。研究成果可为城市地铁双护盾TBM施工结构受力分析提供依据。     

大柱网双向无粘结预应力密肋楼盖结构的设计与研究

本文介绍大柱网双向无粘结预应力混凝土密肋楼盖结构设计、施工和有关问题的研究,着重讨论了预应力引起结构内力的合理估算、采用混合配筋对长期变形和抗裂性的影响、预应力端头局部承压和构造措施等,并提出了设计与施工建议。     

混凝土砌块配筋砌体结构设计软件研究

通过对混凝土砌块配筋砌体建筑的结构分析,并根据结构内力进行内力组合和配筋砌体剪力墙的配筋计算,形成了一套具有推广价值的设计软件,为混凝土砌块配筋砌体建筑的推广应用提供了设计依据。     

高层建筑转换层厚板内力分析和配筋设计程序TBPL及工程应用

介绍高层建筑转换层厚板内力分析和配筋设计程序TBPL的编制原理、程序功能及特点。通过工程实例的应用表明 ,该程序计算结果合理 ,完全可以满足转换层厚板内力分析计算的要求 ,并可给出配筋计算结果     

不同荷载作用下TBM隧道管片数值模拟分析

介绍了TBM施工荷载的种类和产生原因,通过ANSYS有限元软件,从围岩压力、千斤顶推力、注浆压力等方面,模拟了不同荷载对管片结构内力及变形的影响,研究发现:偏心的千斤顶推力是管片产生受力和变形的最不利施工荷载,在盾构施工时应合理设计,避免出现应力集中现象,导致管片的破坏。