综合交通枢纽施工对既有地铁隧道结构影响机制研究

目前关于多种构建筑物同时下穿车站这种耦合作用的相关研究较少,结合广州南大干线工程, 通过建立三维模型分析了南大干线高架段、会江涌改造以及穗西电力隧道施工荷载对地铁结构的弯矩 的影响,模拟了桥梁施工、会江涌改造和电力隧道施工的过程,获得了各工况下地铁二号线会江站结构 的变形及内力变化情况。模拟分析南大干线主线施工对地铁车站结构的影响可知,地铁车站结构水平 位移极值为１．０３７ｍｍ,竖向位移极值为隆起３．７０４ｍｍ,隧道结构弯矩极值为－１１５８．６７ｋＮ·ｍ,弯矩增 量为２８．５５ｋＮ·ｍ,增幅仅为２．５％,在工况基坑开挖步骤中,位移与弯矩同时达到最大值,为现场施工 过程提供可靠分析。     

基于 Ｓ型平面路径的水平定向钻管道回拖过程管道力学研究

水平定向转回拖过程是工程建设中的重难点，为优化施工方案，采用工程实例为研究对象，根据管道下穿的不同曲率半径建立了基于Ｓ型平面路径的水平定向钻管道回拖过程的有限元模型，获得最佳曲率半径的施工方案，并分析了管道回拖过程中的应力、应变、轴力分布规律。结果显示，在进入2－3弯曲段时，管道与导向孔产生较大的侧向接触力，应力应变增大明显，最大径向拉应力为163．8ＭＰａ，轴力呈现先迅速增大而后缓慢增大的趋势；当管道穿越2－3弯曲段后，管道与导向孔之间的接触力迅速减小，管道处于悬浮状态，局部与导向孔接触稍大，应力应变值基本趋于稳定，且回拖力呈现缓慢增加的趋势，局部呈现阶梯式增加的现象；根据仿真模型最终计算，获得管道轴力最大值为10846ｋＮ，与实际回拖力为12033ｋＮ相比，拟合偏差仅为9．9％，计算结果与实际较为吻合，最后提出净浮力控制措施，为类似工程施工提供借鉴。     

基于Najar能量法的混凝土动态双轴受压损伤特性分析

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下混凝土的抗压试验,基于改进的Najar能量法,提出一种新的损伤变量计算方法,以此分析侧向压力和加载速率对混凝土双轴受压状态下损伤演化的影响。研究结果表明:①峰值应力随加载速率的增大而增大;相同加载速率下,峰值应力随侧压力增大而增大,混凝土达到峰值应力后承载力下降趋势不受侧压影响;②混凝土双轴受压状态下损伤演化可分为线弹性阶段、损伤加速变化阶段和损伤收敛阶段;③加载速率越大,损伤加速发展阶段损伤变量的增长越迅速且该阶段对应的应变范围越小;④侧向压力对混凝土损伤演化有明显影响,混凝土损伤的发展随着侧应力的增大而出现滞后现象。     

考虑接头影响的盾构法隧道衬砌管环力学模型

回顾并总结了国内外学者对侧向地层抗力分布的研究.考虑接头和侧向地层抗力分布变化对盾构隧道衬砌内力和位移的影响,建立了改进的弹性铰管环结构力学模型,同时应用结构力学力法原理,推导出土压力、静水压力、竖向地基抗力、侧向地层抗力变化分布、管环自重5种荷载共同作用下管环内力的解析解.通过工程实例分析表明,采用推导的计算模型得到的计算结果与惯用法和数值方法计算的结果吻合较好,改进的力学模型是合理的.     

六库水电站RCC纵向围堰堰基应力应变及稳定性分析

采用二维和三维非线性有限元分析方法,研究了六库水电站RCC纵向围堰堰基应力应变状态和稳定性。在此基础上对防渗墙各截面的剪力、轴力和弯矩进行计算研究,提出了配筋方案。计算表明,堰体位移大,堰体与防渗墙接头处附近存在应力集中现象,防渗墙的防渗效果显著,分载作用明显,右防渗墙承受的弯矩更大些,应加大其配筋率。     

沉管隧道接头竖向钢剪力键剪切荷载分配分析

为研究沉管隧道接头各组剪力键在竖向剪切过程中的剪力分配及随外荷载的变化规律,展开了沉管隧道管节接头的竖向剪切试验。试验根据之前沉管隧道试验经验、场地条件、加载能力以及测量手段,设计试验沉管管节接头模型,其中包括管节尺寸及配筋、竖向剪力键构造及GINA橡胶止水带等等。针对此试验的加载情况,自主研发了一种多维多向自平衡式加载反力装置。该装置不受场地限制,可多方向进行加载,也不需要地锚、剪力墙等限位装置便可自平衡。试验时首先在管节轴向施加正常运营时的最低轴压荷载,然后在接头位置垂直管节轴向逐级施加竖向剪切荷载,以测试每级竖向荷载下接头竖向相对位移、钢剪力键齿应变。试验结果表明:管节接头各组剪力键竖向位移不相同,右侧竖向位移大于左侧;同组剪力键相对键齿上的剪切应力分布不对称,键齿间接触面发生了6 mm水平向偏移。各组剪力键分担的剪切荷载与其钢键齿和齿间橡胶支座的刚度有关,并非设计时预想的平均分配。     

欠固结土中嵌岩斜桩弯矩及负摩阻力模型试验研究

嵌岩斜桩是海上风电系统、港口高桩码头等设施常用的基础结构。嵌岩斜桩在穿越深厚软土层时,土体固结沉降不可避免地影响桩身轴力和弯矩的分布,威胁桩体安全。针对穿越深厚软土层的嵌岩斜桩开展了室内模型试验研究,对5根不同倾角和直径的模型桩进行试验,通过较长时间地监测土层固结沉降下的桩体应变,分析了固结时间、倾角、桩径等因素对桩身轴力、桩身中性点位置、桩侧负摩阻力、桩身弯矩等分布规律的影响。结果表明：嵌岩斜桩的负摩阻力、轴力及弯矩的发展都具有明显的时间效应;随时间、倾角的增加,桩侧中性点轴力及桩身弯矩峰值均增加,同时中性点上移、弯矩峰值点下移,最终中性点稳定于岩层上部0.1倍土层深度,弯矩峰值点稳定于岩-土界面处。     

独柱双塔中央双索面半漂浮体系斜拉桥抗震分析

独柱双塔中央双索面混凝土箱梁斜拉桥作为双线悬吊体系，常用于交通量日益增加且桥墩布置受限制的市政宽体桥梁中，但是该类桥梁主梁宽跨比较小，在地震多发的地区研究其抗震性能显得尤其重要。为研究该类斜拉桥的抗震性能，以主跨３６５ｍ的某大桥为例，采用ＭＩＤＡＳ／Ｃｉｖｉｌ建立该桥空间有限元模型，分析了该桥在基础不考虑河水冲刷和考虑河水冲刷两种情况下的地震反应。分析结果表明，主梁关键截面轴力和剪力几乎不受冲刷的影响，但对截面的弯矩有一定影响；索塔塔顶位移、主梁梁端位移以及塔、梁端的相对位移受冲刷的影响均较小；在考虑最不利荷载组合时，各截面内力设计值均小于其承载能力值，满足设计要求。     

偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律

为研究偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律。在CD法施工下,通过建立偏压小间距隧道有限元模型,利用ABAQUS有限元软件在不同开挖顺序及不同隧道间距下对偏压小间距隧道施工过程进行了动态模拟与分析,基于强度折减法基本原理,探讨了不同隧道间距下围岩塑性破坏规律,确定了合理隧道间距。研究结果表明:①在不同开挖顺序下,先行左洞开挖方式要优于先行右洞:②随着隧道间距的增加,左洞围岩位移不断减小,右洞围岩位移先减小后增加;③随着隧道间距的增加,沿中间岩柱竖向中心线的水平位移逐渐减小;竖向应力则表现为先减小后增大的规律;④右洞开挖完成后,两洞初期支护中右拱腰处的弯矩明显大于拱顶处,而轴力则反之;⑤随着隧道间距的增加,中间岩柱塑性贯通程度逐渐弱化,安全系数不断提高,等效塑性应变逐渐减小。研究结果可为偏压小间距隧道的设计与施工提供依据。     

隧道洞口浅埋段大管棚受力分析

以溪洛渡水电站交通工程某公路隧道洞口浅埋段采用大管棚预加固为分析实例,通过有限差分法数值计算,研究了掌子面开挖时不同位置管棚的内力、位移变化规律及围岩内塑性区变化。分析表明：上台阶掌子面开挖影响管棚内力及位移明显,下台阶开挖影响较小;掌子面开挖至一定时,拱顶管棚的剪力值最大,从拱顶向左右侧管棚上的剪力逐渐减小;管棚轴力和弯矩最大值位于掌子面开挖处;根据围岩内塑性区可获得管棚搭接长度及系统锚杆设计长度。     

基坑开挖对邻近既有隧道结构安全性的影响

天津黄河医院三期项目,深度超过5 m,紧邻天津市地铁二号线。基于该基坑的施工过程,使用有限元软件MIDAS/GTS进行数值模拟,评估该项目基坑工程对地铁二号线区间结构安全性的影响。结果表明,基坑周围土体和地铁隧道管片的位移随着土体开挖过程而增大,而受楼面载荷的影响较小。此外,地铁隧道管片的竖向位移主要受基坑降水影响,其轴力和弯矩在施工过程中保持稳定,裂缝验算结果在允许范围内。研究成果可以为该项目工程影响评估提供有效的参考依据。     

基于数值模拟的土压平衡盾构机施工效率优化

以某城市地铁施工ＥＰＢ盾构机为研究对象，针对刀盘挖掘速度、旋转速度和土体切削率之间的关系进行盾构机施工效率提升优化研究。采用通用有限元分析软件建立土体和盾构刀盘的三维模型。土体模型基于非线性Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｌ模型屈服准则，应用ＡＬＥ法处理大范围的土体变形和破坏问题。应用ＡＢＡＱＵＳ模拟刀盘切削土体的过程，对土体在刀盘切削工况下的Ｍｉｓｅｓ应力、等效塑性应变（ＰＥＥＱ）和质量切削率进行分析，并对试验数据进行回归分析。结果表明:刀盘在对同种土体进行切削时，随着转速的增大，其轴向力和对应力矩都呈现出先增加后减少的趋势，其中刀盘轴向力的变化范围为0～300ｋＮ，刀盘轴向力的变化范围为0～300ｋＮ／ｍ。通过回归分析得出刀盘挖掘速度、旋转速度和土体切削率之间的函数关系并计算出盾构机挖掘效率最优的系统挖掘参数组合为刀盘转速6ｒ／ｍｉｎ和挖掘速度10ｍｍ／ｍｉｎ。     

公路隧道地震响应计算的拟静力法

鉴于对公路隧道抗震计算的简化算法迄今研究尚少,提出了一种适用于公路隧道地震响应计算的拟静力法。以Ⅳ级围岩中的双车道公路隧道为例,通过将衬砌结构视为弹性地基上的框架结构,将结构承受的水平地震力简化为作用在结构单元结点上的等效水平集中力,侧向地基弹性抗力假设为按倒三角形分布,墙底为零,拱顶为最大值,其值按与水平等效地震力平衡的原则确定。通过比选确定水平地震作用修正系数 η 的取值,即可由结构静力分析得到与结构动力响应分布图形相似、最大值十分接近的等效弯矩图,其相应的最大轴力值和最大剪力值,可通过由结构静力分析得到的内力图结果分别乘以轴力、剪力调整系数获得。提出的方法可供工程设计及公路隧道地震响应进一步研究参考。     

胶凝粗粒土强度及损伤特性探讨

通过对胶凝粗粒土进行单轴和三轴压缩试验,分析胶凝掺量和围压对材料强度特性的影响,以Weibull统计损伤模型为基础,进而探讨围压及胶凝掺量对损伤发展的影响。试验结果表明:胶凝粗粒土的单轴抗压强度和变形模量随胶凝掺量的增大而增大,随胶凝掺量的进一步增大,强度及变形特性敏感性降低;三轴压缩试验的结果显示,随围压的增大,抗剪强度增长较快,应力-应变曲线形态呈现出应变硬化特性;胶凝掺量的增加,对粘聚力c值影响显著,对内摩擦角值影响不明显;围压越大,材料宏观破坏时达到的损伤量越大;胶凝材料掺量越高,相同应变下材料损伤量越小,达到宏观损伤破坏时对应的应变量越大。     

动荷载对微型桩深基坑开挖稳定性的影响

为研究动荷载对临近桥梁微型桩深基坑开挖稳定性的影响，以中国“一带一路”重点贡献项目格鲁吉亚E60高速公路Ubisa-Shorapani(F3)标段工程为主要依托，通过数值模拟分析列车荷载对基坑土体、支护结构内力及变形影响，并将数值计算结果与现场监测数据对比分析。结果表明：相对于无列车荷载，考虑列车荷载作用下近侧桩体最大位移和土体最大沉降分别增大14.5%、20%,基坑整体安全系数减小0.1,在开挖过程中应充分考虑列车荷载对基坑稳定性的影响。不同列车荷载施加方式下，首道支撑所受影响显著，各道支撑轴力变化幅度随开挖从上到下逐渐减小。列车荷载距离基坑边界5 m时近列车侧土体最大沉降比20 m条件下增大3.61 mm,且当距离为20 m时土体沉降几乎不受列车荷载影响，基坑稳定性较好。动荷载时速为120 km/h、距离为5 m情况下桩体内力受荷载影响较大，弯矩及最大弯矩位置深度随荷载距离减小逐渐增大，最大弯矩相比无列车荷载时增大210 kN·m。     

不同冻融循环次数混凝土单轴压缩试验

为研究冻融循环作用对混凝土力学性能的不利影响,分别对混凝土进行0,10,25,35和50次快速冻融循环,并利用10 MN大型多功能动静力三轴仪对混凝土历经40%f_c的荷载历史作用后(f_c=40 MPa为普通混凝土单轴抗压强度),以10-4/s的应变速率进行单轴压缩试验,得到冻融循环后混凝土的单轴抗压强度,并分析其损伤演化规律与破坏机理。结果表明:随着冻融循环次数的增加,历经相同加载历史作用后的混凝土的单轴抗压强度逐渐降低,且峰值应力随冻融循环次数的变化呈二次曲线关系;选用修正后的Weibull-Lognormal分段式损伤本构模型,经验证能够较好拟合冻融劣化混凝土历经荷载历史作用后单轴应力应变曲线;此外,冻融循环次数越多,对混凝土造成的损伤程度越大,在损伤发展的后期阶段,冻融程度较大的混凝土损伤路径大幅度延长且趋于扁平化,直至进入破坏阶段。     

天生桥一级水电站大坝安全监测系统及运行工况

为监测混凝土面板堆石坝在施工、蓄水及运行期工作状态， 在大坝各部位控制性地布置内部和外部原型观测系统。外部变形观测系统通过坝面８ 条视准线， 其中上游坝面３ 条， 分别位于高程６８０ ｍ 、７４６ ｍ 、７８７ ｍ处； 坝顶高程７９１ ｍ 下游侧１ 条； 下游坝面４ 条， 分别位于高程６６５ ｍ 、６９２ ｍ 、７２５ ｍ 、７５８ ｍ 处， 均通过下游相应高程永久观测房， 以监控施工、运行时段大坝的外部变形。内部观测系统， 共布置各类仪器５２０ 支（台、点），现已完成９０％ 的仪器埋设安装工作量， 其运行完好率达９５ ％ ， 分别对大坝垂直、水平位移、坝体应力、面板挠度变形、面板应力应变、接缝位移及帷幕防渗效果等进行监测。从观测到的资料分析， 大坝运行工况良好， 无严重缺陷存在。     

双轮铣在小浪底工程左岸混凝土防渗墙施工中的应用

小浪底工程主坝混凝土防渗墙的最大造孔深度为８１．９０ｍ，墙体由抗压强度为３５ＭＰａ的高标号混凝土分两期浇筑而成。一期采用“两钻一抓”的方法施工；二期左岸混凝土防渗墙采用抓斗和双轮铣造孔，先施工横向接头槽孔，浇筑塑性混凝土，然后再造主孔平接主墙。双轮铣的钻进工效为７００ｍ２／（台·月）；主槽孔扩挖系数平均为１１８；造孔孔斜小，避免了小墙和缩径；双轮铣自行运转，操作方便，采用反循环排渣同时清孔换浆。     

灯泡贯流泵房三维有限元受力分析

将能够较好反映结构弯曲性能的强化假定应变单元(EAS单元)应用于淮阴三站空间有限元受力分析,得到更为合理的结构响应,给出了结构位移和应力分布规律和极值.根据单元应力及内力平衡条件直接求解指定截面上的约束内力,进而合成相应截面上的轴力、弯矩和剪力,利用截面网格自动生成技术直接作出结构内力图,不仅为结构配筋设计提供科学依据,而且使配筋变得更加方便.     

双轴受压混凝土动态力学特性及破坏准则研究

利用动静力三轴试验机进行不同加载速率、不同侧向压力下300 mm立方体混凝土的抗压试验,并对所得试验数据进行力学参数分析,在此基础上,建立考虑动态加载速率的K-G破坏准则并对其适用性进行了验证。验证分析结果表明:应变速率越低,侧压对混凝土峰值应力的增益作用越明显;混凝土峰值应变随应变速率增加,大致呈先减后增趋势;峰值应变随侧压的增大而增大, 侧压对峰值应变的影响在应变速率较低时更明显;随应变速率的增大,混凝土弹性模量呈先增后减趋势;侧压对混凝土弹性模量的影响不明显;建立的改进后的K-G准则对动态双轴受压模型描述效果好,而且该模型同时也适用于100和300 mm混凝土立方体的单向和双向应力状态。