珠江三角洲地区竖向排水体施工扰动初探

竖向排水体施工具有挤土效应，按照平面应力问题，应用圆柱孔扩张理论分析表明，竖向排水体周围土体孔隙水压力显著增大，应力变化明显，形成瓶状塑性区。地面以下一定深度Zo范围内，塑性区半径取决于土体初始应力和不排水强度，并随深度增大；Zo以下，塑性区半径不再变化，其大小与土体初始应力、不排水强度，割线模量、排水体类型、间距、长度、导管类型等有关。施工扰动以塑性区为主，塑性区地面发生隆起，珠江三角洲地区，在饱和软粘土基中施工竖向排水体时，实测表明土体强度显著降低，最终沉降增大。计算表明扰动区半径可取塑性区半径的1.2倍，扰动区半径约为竖向排水体导管半径的9倍。     

巷道围岩松动圈形成机理的动静力学解析

考虑巷道围岩在开挖过程中的动静力作用,提出了围岩松动区包含破碎区和塑性软化区两个部分。首先在围岩的瞬间卸载所产生的动力作用下,巷道周边围岩产生张拉裂隙破坏区,随后在原岩应力的静压作用下,产生拉剪复合破坏形成破碎区。塑性软化区是在原岩应力的静压作用下,随围岩变形的增大逐渐形成的。同时,根据弹性力学知识,得到巷道围岩由于开挖扰动和原岩应力作用引起的弹性应力场和位移场,提出了破碎区半径的求解方法。根据破碎区围岩应力的分布及残余强度理论,得到破碎区对塑性软化区的支撑反力,再利用塑性区的应力计算公式,得到了确定围岩松动区半径的计算公式。通过实例计算与实际监测对比表明,松动区的半径与现场实际观测到的结果吻合的较好。     

软黏土地层顶管隧道掌子面稳定性数值研究

土压平衡式顶管施工中顶进支护压力是维持前部掌子面稳定的重要施工控制参数。在软黏土地层中考虑分段顶进和开挖土体受扰动强度折减,采用数值模拟分析顶进掌子面支护压力不足引起的前部土体主动破坏模式、塑性区发展、地层扰动以及土体应力释放,在此基础上进一步研究顶管隧道埋深、管径、土层性质和不同扰动强度折减等因素对极限顶进支护压力的影响规律。结果表明:(1)当掌子面顶进支护压力逐步减小时,前部土体呈现半梨形外鼓破坏模式;塑性区在一定范围内发展近似形成半椭球形;掌子面应力释放率逐步增大,但不同部位处的应力释放率存在差异,掌子面中心处应力释放率大于顶部和底部;(2)主动极限顶进支护压力随着埋深和管径增大而不同程度地增大;土层性质参数对极限顶进支护压力影响的敏感程度依次为内摩擦角、粘聚力和弹性模量,其中内摩擦角和粘聚力受扰动折减程度对极限顶进支护压力有较为显著的影响,弹性模量扰动折减则几乎无影响。     

顶管施工扰动区土体变形的理论与实测分析

根据现场监测和试验结果，对大型顶管施工产生的周围土体扰动变形的机理和特性进行了分析研究，提出了对工程有指导意义的扰动机理理论；同时，考虑扰动区土体密度变化的影响，对Pcck的地表沉降理论计算公式进行修正，修正的Peck理论公式的计算结果与实测结果更为一致。     

预拉力螺栓连接焊接T形件受力性能研究

为研究焊接T形件连接的力学性能,对10个焊接T形件连接进行了静力拉伸试验,采用欧洲规范EN 1993-1-8（EC3）方法预测了T形件连接的初始刚度和塑性承载力,研究了螺栓预拉力对T形件连接初始刚度的影响。研究结果表明：当T形件连接的承载力由螺栓强度控制时,塑性承载力随螺栓直径的增加而增大;提高螺栓强度等级,可以提高试件的初始刚度,最大增幅约为47.8%,但对塑性承载力影响较小;螺栓至腹板边的距离d对T形件连接的初始刚度和塑性承载力影响均较大;当螺栓边距大于1.5d后,可忽略其影响;EC3规范中承载力计算公式低估了T形件连接的塑性承载力,初始刚度计算公式中忽略了螺栓预拉力的贡献,当翼缘板受约束程度接近简支和固接时,计算误差较大;采用Faella模型计算初始刚度预测翼缘板边界条件接近固接约束情况的T形件连接初始刚度精度较高,对于接近简支的情况仍需改进。     

基于鲁宾涅特解的建筑物掏土纠倾孔周土塑性区计算

考虑建筑物掏土纠倾地基土体侧压力和掏土的动态扰动影响,提出了基于鲁宾涅特解的掏土孔孔周土体塑性区计算方法,并推导了建筑物掏土纠倾孔间土体最大宽度确定方法。在某高层住宅楼掏土纠倾实例中,将其计算结果与圆孔扩张理论对比,并由现场监测结果进行了验证。结果表明:基于鲁宾涅特解的掏土孔孔间距与住宅楼施工间距基本一致,而基于小孔扩张理论的掏土孔孔间距理论解与现场施工相差较大,鲁宾涅特解对建筑物掏土纠倾孔周土体塑性区的求解具有更高的精度,由此证明,提出的孔周土体塑性区求解方法以及孔间土体最大宽度确定方法是可行的,与建筑物掏土纠倾工程实例吻合度较高。     

初始半径对柱孔扩张问题的影响分析

从柱孔扩张过程中的体积假定,即弹性区和塑性区体积的变化等于扩张引起的体积变化出发推导了考虑初始半径的土体的塑性区半径和极限扩张压力公式,讨论了不同摩擦角、塑性区体应变、刚度比条件下,初始半径对土体的塑性区半径和极限扩张压力计算结果的影响。结果表明：随着初始半径、塑性区体积应变的增加,塑性区半径和极限扩张压力减小,减小的趋势随Ri／Ru的增大而逐步加大。对旁压试验与预钻孔打桩的工程实例进行了分析。     

初始半径对柱孔扩张问题的影响分析

从柱孔扩张过程中的体积假定,即弹性区和塑性区体积的变化等于扩张引起的体积变化出发推导了考虑初始半径的土体的塑性区半径和极限扩张压力公式,讨论了不同摩擦角、塑性区体应变、刚度比条件下,初始半径对土体的塑性区半径和极限扩张压力计算结果的影响.结果表明:随着初始半径、塑性区体积应变的增加,塑性区半径和极限扩张压力减小,减小的趋势随Ri/Ru的增大而逐步加大.对旁压试验与预钻孔打桩的工程实例进行了分析.     

方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点抗剪承载力研究

根据试验和理论研究成果,对方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点核心区的受力机理进行了分析,建立了节点核心区的受力模型和屈服机制,推导了节点核心区的抗剪承载力计算公式。公式不仅考虑了螺栓和柱轴力对节点核心区实际受力状态的影响,而且考虑了钢管对混凝土的约束作用。用推导的公式计算了3个方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点试验模型节点区的抗剪承载力,计算结果与试验结果吻合较好。     

土体内空穴球形扩张问题的一般解及应用

根据土塑性力学的基本原理 ,首次解得了土体内空穴球形扩张时塑性区范围大小的理论计算公式 ,进而得到了空穴球形扩张时引起周围土体内塑性区和弹性区应力场和位移场的解析解 ,塑性区内弹性和塑性体积变化、总塑性体积变化和总弹性体积变化以及它们的比例。经与工程测试数据对比 ,二者比较接近 ,说明该计算方法具有实用价值。另外还就土体参数变化和不同排水条件对空穴球形扩张各种结果的显著影响进行了分析。     

隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术研究

基于长短锚杆组合支护理论,提出了一种隧道径向锚钉-斜交锚杆复合支护技术,该技术可提高支护结构的整体抗力,有利于缩小围岩塑性区半径,增加锚杆处于稳定围岩区的长度。为进一步研究锚钉和锚杆的组合长度,将隧道围岩划分为A、B和C三区,并把锚杆作用在围岩体内的剪应力简化为环向边界应力,运用厚壁圆筒弹塑性理论推导了锚钉和锚杆组合长度计算式。实例分析表明,0.8m(锚钉)和3.8m(锚杆)的组合长度可以使隧道塑性区半径降低28%,锚固盲区减小88.8%。可见,在隧道长短锚杆组合支护理论中,该计算方法对围岩锚固体长度参数设计有一定指导意义。     

深埋隧道软弱破碎围岩支护技术研究

以赣龙铁路隧道埋深300 m～320 m的Ⅴ级围岩段为背景,采用解析计算、数值计算和现场实测相结合的研究方法对大埋深条件下软弱、破碎围岩隧道的支护技术进行了研究。研究表明:在大埋深条件下,软弱、破碎围岩隧道的支护宜选择以提高围岩强度为主,适当提高支护力为辅的支护方法;利用管式锚杆兼作注浆管,通过注浆提高围岩强度和锚杆锚固力的锚注联合支护技术对大埋深条件下软弱、破碎围岩隧道有较好的支护效果。     

钢管填充混凝土对内外法兰节点抗弯承载力特性影响研究

特大型钢管结构(如大跨越输电铁塔等)主材内力及直径均非常大,钢管接长后采用传统刚性法兰连接不能满足承载力要求且不经济。在钢管内外侧均设置连接螺栓,形成钢管内外法兰。并针对钢管填充混凝土与否,设计并制作钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰试件,开展2种内外法兰抗弯承载力性能试验、有限元模拟分析和抗弯旋转轴计算理论研究,考察其承载力特性、传力机理及旋转轴位置。分析加载过程中连接螺栓、钢管及混凝土应变的发展情况,得到法兰啮合面旋转轴位置及内外螺栓内力分布规律。研究表明,钢管混凝土内外法兰受弯时可以避免钢管发生局部屈曲,提高了法兰节点整体抗弯刚度;且随着荷载的增大,法兰板张开,混凝土开裂,螺栓发生颈缩破坏。钢管内外法兰及钢管混凝土内外法兰抗弯承载力设计时,连接螺栓旋转轴位置分别可取距离管中心0.6R,0.8R(R为钢管半径)。     

吉安白鹭大桥钢管拱安装技术

吉安白鹭大桥为主跨188m的中承式钢管混凝土系杆拱桥,钢管拱安装采用缆索吊机斜拉扣挂吊装施工方法。拱段连接采用外法兰形式,每根钢管对接设4个连接点,用螺栓定位。每节拱段对应一组扣索和锚索,下端采用P型锚,上端采用夹片锚。合龙段安装速度要快,松钩前应确保其与两端拱段接头充分顶紧。     

Shear strength of the connection between a steel coupling beam and a reinforced concrete shear wall in a hybrid wall system

No specific guidelines are available for computing the shear strength of the connection between a steel coupling beam and a reinforced concrete shear wall in a hybrid wall system. There were carried out analytical and experimental studies on the connection between a steel coupling beam and a concrete shear wall in a hybrid wall system. The bearing stress at failure in the concrete below the embedded steel coupling beam section is related to the concrete compressive strength and the ratio of the width of the embedded steel coupling beam section to the thickness of the shear walls. Experiments were carried out to determine the factors influencing the shear strength of the connection between a steel coupling beam and a reinforced concrete shear wall. The test variables included the reinforcement details that confer a ductile behaviour in the connection between a steel coupling beam and a shear wall, i.e., the auxiliary stud bolts attached to the steel beam flanges and the transverse ties at the top and the bottom steel beam flanges. In addition, additional test were conducted to verify the strength equations of the connection between a steel coupling beam and a reinforced concrete shear wall. The proposed equations in this study were in good agreement with both our test results and other test data from the literature.     

Experimental investigation on resistance and response of jacked model piles in sand

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键，而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一，且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此，通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩，研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明：沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关，沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小，但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%；桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力，其主要与沉桩对土体挤密作用有关，且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用；桩周侧压应力存在显著的“退化”现象，并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外，基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式，并结合朗肯被动土压力理论，提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式，可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。     

砂土地基中静压桩沉桩及其承载特性室内试验研究

静压沉桩过程中沉桩阻力计算是桩机选型的关键,而目前对沉桩阻力计算方法尚未统一,且沉桩过程中引起的桩周侧压应力分布规律尚不明确。为此,通过室内模型试验模拟砂土地基中静压沉桩,研究沉桩速率和桩长对静压沉桩过程中沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力的影响。结果表明：沉桩阻力、沉桩端阻力、桩周侧压应力和桩体极限承载力主要与桩长有关,沉桩端阻力与沉桩阻力之比随着沉桩深度增加而减小,但在沉桩深度为12倍桩径位置的沉桩端阻力占沉桩阻力的比例仍高达75%;桩周侧压应力随着埋深增加逐渐趋近于被动土压力,其主要与沉桩对土体挤密作用有关,且增加桩长和降低沉桩速率均可改善沉桩挤密作用;桩周侧压应力存在显著的“退化”现象,并与沉桩过程和桩体回弹有关。此外,基于太沙基极限承载力理论建立了沉桩阻力拟合计算式,并结合朗肯被动土压力理论,提出了桩周侧压应力计算的朗肯被动土压力修正计算公式,可用于静压桩沉桩完成后的桩周侧压应力计算。     

新郑机场下顶侧拉式圆钢管节点承载力分析与试验

在郑州新郑国际机场改扩建工程设计中使用了双变截面箱型曲梁-拉索(杆)组合结构钢屋盖,钢屋盖通过斜支撑与下部混凝土结构连接,斜支撑与双变截面曲梁间通过一根圆钢管相连。圆钢管受到斜撑的上顶弯矩及两侧拉索的侧拉力,应力状态很复杂。设计中根据钢管梁支座计算的有关资料,在进行手算分析的基础上又进行了有限元分析和试验验证。结果表明,钢管梁的一些公式经适当变化后可用于该节点的计算分析,其结果对设计有一定的指导作用。     

Pipe jacking a sewer under Athens

A deep level sewer installation, employing a trenchless technology method required as a result of excavations for a new freeway in Athens, is described. For the first time, pipes had to be jacked to drive sections over 200 m in length under the city. In addition to its technical merits, the method provided advantages in terms of social and environmental issues. Very little traffic disturbance was caused, together with no disruption of other services or creation of dust pollution during construction. It also did not damage the pavements of the city. This contrasts to the scars left on the roads, due to trenching. Pipe jacking, however, needs the construction of shafts along the alignment, arranged at distances determined by the cost effectiveness of the system to jack the pipes. It was decided to monitor the jacking force requirements as the pipes advanced. This response during driving was then analyzed and compared to the predictions presented by other researchers. Such measurements and analyses may allow for the formation of a database to permit the right choice of an appropriate excavation unit and the successful planning of any future similar projects.     

锚杆静压桩挤土效应的极值原理计算方法

根据锚杆静压桩沉桩受力状态,分别从静力学和考虑速度场两方面出发,推导并给出了锚杆静压桩沉桩时产生的塑性区半径的实用计算公式,并进行了实例计算分析。