盾构下穿有轨电车桩基对上部结构的影响分析

以南京地铁10号线王武庄站—石杨东站区间盾构下穿有轨电车为实际工程背景,采用现场实测的手段,分析了盾构下穿对有轨电车轨道及站台沉降的影响。研究结果表明：有轨电车左线轨道的最大沉降为6.065 mm,发生在测点10,最大隆起为4.713 mm,发生在测点9,有轨电车右线轨道的最大沉降为3.395 mm,发生在测点3,最大隆起为1.960 mm,发生在测点10,有轨电车轨道中线的最大沉降为2.637 mm,发生在测点2,最大隆起为1.693 mm,发生在测点6,均满足沉降要求。有轨电车站台左侧的最大沉降为1.735 mm,发生在测点1,最大隆起为1.403 mm,发生在测点3,有轨电车站台右侧的最大沉降为3.235 mm,发生在测点6,最大隆起为1.913 mm,发生在测点6,均满足沉降要求。     

有效传递函数在多变量耦合系统中的应用

针对多变量系统具有多时滞、强铰链耦合的特点,提出了有效开环传递函数解耦策略。由于有效开环传递函数所描述的动力学行为的复杂性,首先采用模型降阶技术,将系统逼近一阶环节+延时(FOPDT)形式;然后运用IMC控制策略实现单位反馈控制。为得到传统PID控制器的典型表达形式,将IMC控制器进行麦克劳林级数展开,通过对相应项系数的比对得到了传统PID控制器。仿真分析表明了该方法能够提高系统动态响应速度、减小稳态误差,实现了多变量耦合系统的理想控制。     

挡墙上作用土压力和水土压力的测试研究

利用自制试验箱进行了刚性挡墙平动、绕墙底转动和绕墙顶转动三种墙体主动变位模式情况下,挡墙上作用的土压力和水土压力的测试研究。测试结果表明,挡墙上作用的土压力和水土压力的大小及作用点位置都随挡墙不同的变位模式而改变,由此提出了土压力和水土压力作用的区间估计问题。     

基于K?tter方程的盾构掘进面上被切削土体受力研究

为了计算不同土体性质与不同掘进参数下盾构刮刀与土体之间的作用力以及由此带来的切削扭矩,引入了修正后的K?tter方程作为补充方程,求解出开挖面上土体在被动切削至破坏时滑动面上的应力分布,建立了被切削土体受力模型,求解出刮刀刃面与土体之间的正压力P、摩擦力Q与侧向土体间抗剪阻力U,进而推导出刀盘切削扭矩T的计算公式。分析得到特定刀盘上刮刀的P, Q,U值随土体c,j值增大而增大,通过适当提高刮刀刃面粗糙度来增大摩擦可使土体更易被切至破坏; P, Q,U值随刀盘转速w增大而减小, P, Q随支护荷载p线性增大且p对于被切削土体受力的影响在砂性土中较大,最终给出特定刀盘掘进至部分种类土体中的切削扭矩值作为工程参考。     

苎麻生物脱胶与化学脱胶精干麻纤维性能对比

从化学成分、物理性能和微观结构方面对经生物脱胶和化学脱胶的苎麻精干麻纤维进行了比较,研究表明:经生物脱胶后的精干麻纤维的残胶率略高于化学脱胶精干麻,但其强力增大,柔软性、卷曲弹性和表面摩擦性能均有一定程度的改善.     

被动土压力作用的变分极限平衡法研究

在极限平衡法的框架内,引入Lagrange乘子,将被动土压力问题以变分学观点来描述,转化为含有两个函数自变量的泛函极值问题,进而根据力系几何关系将其转化为带有约束的函数极值问题。极值问题的计算结果表明,挡墙背后土体在被动临界状态时存在着沿某平面滑动和绕对数螺旋柱面转动两种破坏形式。在平面滑动破坏的情况下,土压力的大小完全等同于Coulomb(1776)和Rankine(1857)理论的结果;对于土体转动破坏情况,土压力的大小与Sokolovskii(1956)和Chen(1975)的结果比较吻合。与已有测试数据的对比表明,两类理论计算结果构成的有序实数对可以作为被动土压力大小的一个区间估计,包含了各种墙体变位模式下刚性挡墙上作用的被动土压力。     

滚刀滑移状态下的受力与磨损仿真分析

为探究滚刀滑移状态下破岩的受力与磨损的变化规律,基于离散单元法,建立了同时考虑滚刀自转和绕刀盘公转的滚动圆周切割模型。定义了一个滑移率参数η用于描述滚刀的滑移状态,对不同滑移率工况下滚刀破岩受力和磨损进行了对比分析,并结合工程实例对数值仿真结论进行了验证,结果表明:数值仿真中垂直力FV和滚动力FR在CSM模型计算值附近波动,两者较为吻合,表明了本文模型的合理性。数值仿真结果表明,随着滑移率η的增大,垂直力FV呈轻微减小趋势,滚动力FR明显变大,从滚动破岩到滑动破岩,垂直力FV降幅为23.6%,滚动力FR增幅达83.7%,滑动破岩将导致滚刀偏磨。工程实测数据表明,刀盘上大量滚刀处于正常磨损状态时,主要表现为推力增大。大量滚刀处于偏磨状态时,主要表现为扭矩增大,其中偏磨滚刀占比19.05%和28.57%时,扭矩增幅分别为55.85%和261.51%。滚刀正常磨损和偏磨均大量存在时,表现为扭矩推力同步增大,其中偏磨滚刀占比21.43%时,扭矩增幅为80.89%。数值仿真和实测数据表现出较高的一致性。综合4次开仓换刀结果,可将刀盘扭矩增幅超过50%作为判定大量滚刀发生偏磨的重要依据。     

盾构近接施工对箱涵的影响分析与控制

依托北京地铁3号线3标工程,利用数值模拟研究了盾构隧道下穿施工对农展馆南路箱涵结构的影响规律,并通过现场实测数据验证了数值模拟结果的可靠性。研究结果表明：通过二次补浆可以将箱涵的平均沉降由7.3 mm减少为2.9 mm,纵向最大不均匀沉降由8.7 mm减少为3.1 mm;盾构施工过程中,后开挖隧道对箱涵结构沉降变形的影响大于先开挖隧道;二次补浆情况下箱涵纵向不均匀沉降为3.3 mm,底板纵向倾斜度为33/350 000,横向不均匀沉降为0.3 mm,整体均匀沉降为2.9 mm,侧墙倾斜度为1/136 500,都小于相应的控制指标。     

考虑摩擦生热效应的泥水盾构刀盘热 结构耦合分析

在泥水盾构掘进过程中,刀盘与土体间的摩擦生热效应产生大量热量,导致渣土“烧结”固化,加重泥饼问题,同时过高的热应力也会对刀盘结构造成损伤。利用Solidworks软件建立泥水盾构刀盘三维几何模型,考虑刀盘与土体的相对滑移,基于ANSYS Workbench平台,计算由于摩擦生热引起的刀盘温度场及应力场时空演变规律。结果表明：刀盘应力场与温度场的空间分布规律具有一致性,刀盘外边缘及与牛腿柱相连接的面板附近存在应力集中现象,同时温度较高;摩擦生热效应会导致刀盘应力不断增长,随着刀盘温度上升,高应力区域存在扩大趋势;随着刀盘旋转,刀盘最大温度及平均温度随时间线性增长,刀盘最大温度每秒上升6.35℃,而刀盘平均温度每秒上升约0.019℃。     

土压力和水土压力作用的极限平衡变分法研究及应用探讨

建立合理的理论模型是准确计算土体极限荷载(主动土压力和被动土压力)的基础。测试分析和研究表明，挡墙上作用的土体极限荷载随墙体的变位模式发生改变，现有计算方法通常是基于确定性模型，尚不能反映这个事实。如Coulomb(1776)平面滑动楔体模型，采用单一的数值描述作用在墙体上的土压力或水土压力。这种做法显然过于简化。另外，土体极限荷载的作用点位置问题也没有得到很好解决。由于挡土结构在设计时往往很难准确预估其墙体变位模式，对于其上作用的土体极限荷载，较为合理的做法是在一定的区间范围内，尽量包含墙体所有可能变位模式情况下结构所受到的作用力，以供工程设计人员选用。在对挡土结构上作用的土压力和水土压力研究历史及现状总结的基础上，本文提出的基于整体极限平衡变分法的土体极限荷载和水土压力计算模型，就是在这方面的尝试。以墙式挡土结构为例，进行了以下工作：