地震作用下常德地区民建路综合管廊抗震数值分析

文章以湖南省常德市经济开发区政德路、民建路综合管廊建设项目设计采购施工总承包(EPC)为依托,通过ABAQUS有限元模型建立了综合管廊三维有限元模型,土体本构采用修正的Davidenkov骨架曲线描述的应力-应变滞回曲线,边界采用远置边界,分析了地震作用下综合管廊的位移响应及应力响应情况。在地震动的作用下,土体在竖直方向上的沉降具有一定的不均匀性,且管廊为典型长直结构,这使得管廊在纵轴线方向易出现弯曲变形。结合米塞斯应力云图,认为管廊位移差较大的部位,其所受应力也较大。     

基于ABAQUS有限元模拟的综合管廊抗震数值分析

当前我国地下空间建设处于高速发展阶段,尤其是地下综合管廊建设。文章通过ABAQUS有限元软件,以某实际工程为案例,建立三维精细化有限元模型。通过观测综合管廊沿轴线方向相邻管环环间张开量、米塞斯应力云图以及不同观测点处的位移时程来分析地震作用下综合管廊的位移响应情况。结果表明:综合管廊在穿越土层交界位置处时,地震响应较大,应在此部位加强抗震设计。     

多层地下管廊使用阶段受力与变形数值模拟

以某地下3层综合管廊为例,基于连续介质有限元法,利用ABAQUS建立土体和管廊的三维有限元模型,对土体及管廊在正常使用阶段的应力分布和位移变化进行数值模拟计算,并对管廊在不同埋深情况下关键部位的应力和位移变化进行对比分析。     

浅埋预制钢波纹管城市综合管廊抗震性能研究

针对浅埋预制钢波纹管城市综合管廊工程实例,利用时程分析法分析管廊抗震性能,并与振动台模型试验结果进行对比。研究结果表明,振动台试验与数值模拟得到的加速度时程吻合较好,加速度放大系数及傅里叶幅值谱规律一致,验证了有限元模型的合理性;在地震作用下,管廊结构和土体加速度傅里叶幅值谱几乎相同,管廊结构地震响应服从于周围土体的地震响应,结构和土体之间存在显著的相互作用;管廊结构自身应力较小,即使在地震烈度为9度罕遇地震激励下,最大应力也远低于屈服强度,处于弹性状态;管廊的存在影响了土压力的分布,上覆回填土在管廊肩部附近应力最大;设计时应考虑结构与土的相互作用,以管廊周围土体的破坏作为主要控制因素,并在施工时重视回填土的质量控制。     

基于反应位移法的地下综合管廊抗震计算

针对地下综合管廊的抗震计算问题,基于反应位移法,建立了管廊标准段在地震作用下的有限元模型,得到了管廊在地震作用下的位移以及内力响应,并对管廊的地震响应进行了分析。结果表明,综合管廊标准段的上顶部与外侧板交界处是抗剪与抗弯验算的关键部位,且外侧板的跨中配筋也需要重点关注。反应位移法原理简单,适用性较强,比较适合综合管廊的抗震计算。     

地震作用下跨地裂缝的地下综合管廊动力响应研究

以西安市幸福林带地下综合管廊项目为例,采用了Abaqus有限元软件对跨地裂缝的地下综合管廊结构进行动力时程分析,找出了跨地裂缝管廊结构在地震作用下的动力响应规律。结果表明:在地震作用下,跨地裂缝的管廊结构底板加速度响应和位移响应显著,应力集中现象更明显,易出现破坏,尤其是在地裂缝附近的管廊结构反应更加剧烈;处于场地上盘的管廊结构会发生沉降,处于场地下盘的管廊结构会出现脱空,管廊结构随着土体的变形而发生相应的变形;随着地震强度增大,管廊结构的竖向位移也随之增大,且低频成分较多的地震波对结构的破坏更严重。     

非均匀场地节段预制综合管廊接头地震响应分析

为研究非均匀场地中节段预制综合管廊接头的地震动力响应,以某单舱预制综合管廊为例,首先建立三维精细化数值模型,对接头部位分别受拉伸、剪切、扭转和弯曲作用时的工况进行静力分析.然后将计算结果作为相邻管节间的连接参数,建立理想非均匀场地中土-管廊相互作用模型,并进行地震动力计算,分析不同地震作用方向和强度、不同土体交界面-接...     

地震弱化土石混合体地基单桩p-y曲线

为研究不同强度地震作用下土石混合体地基中的桩-土相互作用力学行为，文中以白鹤滩水电站库区某高桩码头建设工程为背景，根据现场试验获得的土体参数建立了桩-土相互作用有限元模型。通过数值模拟分析，研究了土石混合体地基中桩周水平土抗力与桩身水平位移之间的关系，分析了土体等效动剪切模量对p-y曲线初始刚度和桩周极限土抗力的影响。利用Davidenkov函数，引入等效地基模量，建立了地震弱化土石混合体地基的单桩p-y曲线模型。将文中模型的计算结果与有限元数值模拟和现场试验结果进行了比较，表明模型能够有效模拟不同强度地震作用下土石混合体地基的p-y关系，从而验证了模型的合理性。     

管廊渗漏对其变形及周边土沉降特性的影响研究

地下综合管廊接缝处在外部作用下会产生相对位移,进而引发渗漏与周边土体侵蚀,而变形与渗漏耦合会进一步形成恶性循环。目前关于不同管廊形式、不同埋深、土体侵蚀程度和渗透系数等因素对管廊长期整体变形性能影响的研究较少。通过提出的渗流-应力模型,综合考虑土体-结构整体受力性能,可以定量地估计管廊接缝渗漏引起的管廊变形和地面沉降。研究发现,渗漏范围及稳定时间、渗漏点数目和渗漏引起的地面沉降,随着管廊抗弯刚度的减小而提高,随着管廊埋深、土体侵蚀程度和土体渗透系数的减小而降低。     

车辆荷载作用下综合管廊变形特性研究

为研究城市综合管廊在车辆荷载作用下的变形特性,建立了综合管廊-路基土-车辆荷载有限元模型,并通过数值模型计算与实测结果对比分析,探讨了行车速度、车辆荷载加载位置对综合管廊顶板位移的影响规律。研究表明,车辆动载作用下管廊会产生明显的动位移,以行车速度60km/h为例,其增量幅值为静载作用的33.10%,加载6s后管廊振动趋于平稳;跨度最大舱中跨中位置竖向位移最大,沿顶板向两侧减少;车速越小,管廊顶部的竖向位移越大;存在最不利加载位置,即当车辆荷载位于管廊边侧墙正上方时,管廊顶板左右侧竖向位移差最大,达到了4.46mm,在综合管廊设计和施工中应引起注意。     

地震作用下结构刚度对桩基内力的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟;在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处,用补充约束方程的方法进行节点耦合,使2种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例选择桩、土、结构及荷载参数,重点讨论了地震作用下3种不同的上部结构刚度对桩基内力的影响,求出了3种上部结构刚度下体系1~6阶的自振周期和桩基的最大位移及内力等,并进行了分析和比较,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。     

不同建造方式管廊结构振动台模型试验研究

为探究地下综合管廊腋角高度、建造方式对管廊结构加速度、层间位移、钢筋应变影响,完成管廊模型地震响应振动台试验。设计4个相似比为1/6的管廊模型,在El Centro波作用下通过输入不同的频率、幅值,研究不同参数对管廊动力响应影响。研究结果表明:增大腋角高度对管廊结构加速度的作用易受到管廊结构本身及周围土体非线性的影响;腋角高度对装配式管廊影响大,增大相同腋角高度装配式管廊结构的层间位移降低30%～50%,而整浇式管廊降低10%～30%;在强震时建造形式对加速度及管廊顶板、底板的层间位移影响均较大;增加腋角高度,两种管廊钢筋应变均变小,装配式管廊变化大;装配式管廊钢筋应变大于整浇式管廊钢筋应变。     

预应力管桩桩-土动力p-y曲线研究

通过有限元软件ABAQUS建立以振动台试验为基础的数值模型来研究桩-土水平位移的变化规律。并使用P-Y曲线法分别对预应力管桩在不同加速度峰值、不同桩型以及不同土体类别的条件下桩与土的变形进行了研究。研究表明,随着地震加速度峰值的增大,淤泥质粘土地区的桩侧土体以及桩身都会提前出现破坏。两桩、三桩、四桩桩身水平位移随着水平荷载的增大变化较单桩变化大,在相同水平地震荷载作用下,桩数越多,水平位移变化越大,其中三桩和四桩位移变化规律接近,四桩具有承受较强地震荷载的受力性能,体现了群桩受力的优势。     

预制综合管廊-接头-场地土地震响应分析

为维护城市道路通畅、管道布局合理,新型地下结构预制综合管廊应用逐渐广泛。地震灾害可能会对综合管廊结构造成不可忽视的破坏,使城市经济发展和资源安全受到严重威胁。以福州市马尾区地下预制综合管廊项目为原型,采用双折线模型简化模拟综合管廊接头遇水膨胀橡胶的压缩曲线,不考虑结构与土体间的摩擦滑移,建立三维预制综合管廊-接头-场地土的地震动响应分析模型。首先考虑刚性连接和柔性连接的两种接头形式,研究不同接头连接刚度对综合管廊地震响应的影响;其次通过改变视波速大小实现行波效应,研究不同视波速下,不同预制标准节段长度拼接的综合管廊结构在不同接头位置的地震响应。结果表明,行波效应和预制标准节段长度变化均对预制综合管廊结构的地震响应存在显著影响,随着预制标准节段长度的增大,接头处的地震响应随之增大。     

基于土与结构相互作用的1000kV避雷器有限元分析

1 000 kV避雷器高度高,荷载大,结构重要性高,在地震中易损性极高。基于ANSYS有限元软件,建立了基于土与结构相互作用的1 000 kV避雷器有限元模型,输入地震波进行动力时程响应分析。结果表明,考虑土与结构相互作用后,避雷器顶端位移、瓷套应力和倾覆力矩并不是随着土体剪切波速的减小一直增大或减小,当土体较硬时对地震动起放大作用,相应结构动力响应变大,当土体较软时对地震动起隔震作用,结构动力响应变小。     

承插式管廊接头位移和应力分析

为研究现浇地下综合管廊接头处在受力情况下的位移及应力分布规律,选取管廊承插式接头为代表,利用非线性有限元软件ABAQUS建立土-地下综合管廊结构数值模型,采用非线性弹簧单元模拟管廊承插式接头,并将管廊节点划分实体单元。通过提取顶板和侧壁板截面节点的变形量,分析廊体及接头处节点发生位移的变化规律,并根据接头处在受力时的应力云图,得到接口节点的应力集中区域。     

上部结构刚度对桩基地震动力响应的影响

用整体有限元方法进行桩-土-结构动力相互作用体系的地震反应分析。在土体侧向的边界节点处用弹簧并联阻尼器来进行模拟;在土体平面应变单元和桩体梁单元连接处,用补充约束方程进行节点耦合,使两种不同类型单元满足连续条件。结合典型工程实例求出了三种上部结构刚度下体系1至6阶的自振周期和桩基的动力响应,并进行了分析和比较,得到了在水平地震荷载作用下上部结构刚度的增大将增大桩基的内力及水平位移的响应,且桩顶及桩身处于第一个软硬土层交界面处的截面的内力尤为突出等结论。     

地下综合管廊结构标准段的抗震分析

地下综合管廊作为城市的重要基础设施,不仅可以实现各类市政公用管线的集约化建设与管理,还避免因管线事故频发开挖路面所造成的"拉链路"现象[1,2]。反应位移法是基于一维土层的地震反应分析,结构的计算变形与实测变形较为吻合,可以较为清晰反映土体—结构间的相互作用。基于反应位移法,利用有限元计算软件Robot Structural Analysis对综合管廊进行抗震计算分析,并对比在考虑抗震作用和不考虑抗震作用下的内力、配筋等结果,为地下综合管廊结构是否需要进行抗震分析提供了重要依据。     

阶梯型管廊非一致地震激励下的减震措施研究

基于有限元分析方法,建立管廊-土体结构相互作用的三维有限元模型;通过模态分析,得到了3种不同接头形式阶梯型地下综合管廊的自振频率和变形特征,验证了模型的合理性;研究了阶梯型地下综合管廊在小震非一致激励条件下,平口、企口和现浇3种不同的管廊接头在设置加腋及加腋和减震层共同作用下的动力响应。结果表明：加腋使管廊廊身和接头的应力水平降低幅度在10%左右,使3种接头形式管廊顶板轴线应力均降低了50%～70%;加腋高度由300 mm增加到600 mm时,平口式管廊接头处应力降低幅度增加了1倍左右,而对于企口式和现浇式接头的影响较小;设置加腋和减震层共同作用的阶梯型多仓管廊应力水平降低幅度约为20%,而对顶板轴线的位移和接头处相对位移几乎无任何影响;设置加腋和减震层共同作用对不同接头形式的管廊第一、第三主应力降低幅度的影响不同,现浇接头的降低幅度约为30%,平口接头降低幅度约为20%,企口式接头降低幅度不足10%。     

土-结构相互作用下弦支穹顶结构动力性能分析

目前对弦支穹顶结构抗震计算一般基于刚性地基假定,但由于基础周围土体并非刚性,在地震作用下会产生变形。为研究弦支穹顶结构在地震作用下考虑土结构相互作用动力响应,建立跨度为92 m的弦支穹顶结构土-结构相互作用有限元模型。基于修正S-R(Sway-Rocking)方法的土体简化模型,分析土-结构相互作用下弦支穹顶结构的自振特性及地震响应特征。研究表明:考虑土-结构相互作用后,弦支穹顶结构的自振频率明显减小;在地震作用下,弦支穹顶上部网壳结构的杆件最大压应力和节点最大位移明显增大,而撑杆最大压应力和斜拉杆及环索的最大拉应力均有所减小。