逆作法施工引起的地铁车站结构关键节点的应力演化

通过有限元数值模拟方法,对盖挖逆作法施工中地铁车站结构的几个关键节点的受力状态和演化过程进行分析.研究表明:施工过程中墙与板连接点处板的上侧受拉而下侧受压,中板与侧墙连接点处由于基坑外侧土的侧向应力释放,使得在负二层土开挖后,中板上侧也由受拉转为受压状态;柱与板连接点处板的上侧受拉而下侧受压,顶板与中柱连接点由于负一层土回弹,在施工初期上侧受压而下侧受拉,在上覆土回填之后应力状态再次转变为上侧受压.计算表明:下置导墙处混凝土的拉应力、剪应力及最大主拉应力和最大主压应力均小于混凝土设计强度值.     

地铁风道近接下穿既有地铁车站引起的结构变形

为保证北京某新建地铁风道工程近接施工安全,借助FLAC3D软件对该风道CRD工法的施工过程进行动态数值模拟。计算模型为地层结构模型,土体材料模型采用摩尔-库仑准则。结果表明:既有地铁车站最大沉降量为2.54 mm,发生在该车站东南出入口及风道结构转接的位置,车站与出入口的连接处最大沉降量为0.63 mm。靠近新建地铁风道开挖一侧的既有车站出入口侧墙最大水平位移为0.49 mm,车站与出入口连接处的纵向最大水平位移为0.28 mm。新建地铁风道工程对既有地铁车站整体结构变形影响较小,既有车站最大沉降量及轨道最大差异沉降值均在安全范围内。该研究为地铁工程的设计与施工提供了有益参考。     

装配式地铁车站侧墙-顶板节点抗震性能试验研究

针对装配式地铁车站结构,提出了一种新型的车站顶板与侧墙连接节点.该节点通过车站侧墙顶部伸出的竖向U形钢筋与预制顶板两端伸出的水平U形钢筋搭接连接,从而实现侧墙与顶板间的内力传递.结合实际工程,设计制作了3个U形筋搭接构造形式各不相同的装配式足尺节点试件.通过拟静力试验,研究了节点试件的破坏形态、滞回性能、承载能力、变形性能以及耗能能力.结果表明,装配式节点试件的破坏形态包括U形筋弯弧内侧混凝土的局部受压破坏和侧墙剪切破坏.节点试件的位移延性系数为2.7-3.4,试件顶板端部的极限转角为1/22～1/27.增加节点中受拉钢筋的搭接长度,可以有效确保U形筋搭接连接在往复荷载作用下的有效性.     

节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁受弯性能试验

为充分发挥超高性能混凝土（UHPC）和普通钢筋混凝土（RC）材料在箱梁桥应用中的力学性能,开展了节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁的静载试验,研究其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况。结果表明：组合箱梁经历了弹性变形、裂缝开展和结构破坏三个不同受力阶段;裂缝首先由梁跨中节段接缝张开逐步发展至顶板翼缘,梁底板和腹板均未见明显裂缝,开裂的受拉区应力主要由预应力筋承担,最大裂缝宽度随荷载增加分阶段线性增大,试验梁最终以RC顶板混凝土压溃破坏而失效;受力过程中,UHPC U型梁和RC顶板能够保持良好的协同工作;组合箱梁存在一定的剪力滞效应。     

预留大尺寸洞口的地铁地下车站结构受力分析

为了研究围护桩与地下车站大尺寸开洞结构共同承受侧土压力时结构的内力变化规律,以某地铁车站为工程背景,采用岩土与隧道结构分析软件MIDAS/GTS,建立了包括周边土体、支护结构和预留轨排井地铁车站的地层—结构三维有限元模型,土与结构的接触算法基于Goodman无厚度接触单元,土体的本构关系采用摩尔—库伦模型模拟,对预留轨排井地铁车站施工全过程进行了模拟,并分析了预留轨排井阶段支护桩刚度、地面超载、纵梁截面高度等参数对结构受力性能和变形的影响。结果表明,支护桩刚度一定范围内的折减对主体各构件的受力影响较小。地面超载对结构顶纵梁受力影响较大,对中纵梁的影响次之,对侧墙底部应力分布的影响最小;增大轨排井的纵梁截面高度可显著减小结构纵梁端部附近侧墙的弯矩,但对侧墙底端与底板相交处的弯矩的影响不大。     

大跨度穹顶洞室围岩动力响应分析

以某地下大跨度穹顶储油洞室为背景,采用数值模拟方法分析了地面爆炸荷载作用下穹顶洞室的动力响应问题。分析结果表明,地面爆炸荷载作用下穹顶洞室的破坏发生在侧墙附近以及底板下方一定深度位置,洞室顶部的破坏程度很小,其中侧墙发生受压破坏,穹脚和墙脚发生压剪破坏,底板下方发生剪切破坏。因此,对于抗爆穹顶洞室,支护的重点应放在侧墙。同时,穹顶洞室洞壁各部位的位移分布差异很大,侧墙上部和下部的水平位移值要高于墙中,洞顶底板的垂直方向相对位移峰值要远大于侧墙墙中的水平方向位移峰值,但侧墙会产生更大的残余位移值。     

软土地铁车站结构形式对抗震性能影响的研究

为研究地铁车站结构的地震反应特性,结合上海某地铁车站的抗震性能分析,采用有限差分程序FLAC对车站的几种结构形式进行了数值模拟.研究结果表明:保持地铁车站截面的对称性对结构的抗震有利;当结构截面不能保持对称时,在截面形式突变的位置设置沉降缝,能够提高结构的抗震性能;车站与周边开发部位连接处侧墙的开孔尺寸对开孔处柱子及开孔下方车站连续墙内力影响显著.     

双跨单柱地铁车站地震响应数值分析

运用有限元软件ANSYS,对某地铁浅埋暗挖段的两层双跨单柱式车站进行地震波加载分析。选取经调整后的天津波、Taft波和El Centro波来输入地铁车站模型进行时程分析,在车站侧墙上分别选取若干观测点计算其响应特性。对比在不同地震波作用下所造成的响应特征,发现侧墙上节点的位移随着高度的增加而增大,而车站底板和侧墙的交界处受到的应力较大,为结构的薄弱部分,在抗震设计时对该部分应引起重视。该研究结果可为地铁车站及其他地下结构的抗震设计提供借鉴。     

三向预应力混凝土斜拉桥箱梁裂缝研究

为分析混凝土水化热和三向预应力钢筋张拉顺序对斜拉桥预应力箱梁施工裂缝的影响,建立了嘉陵江大桥空间有限元实体模型,通过模拟现场实测温度场和选取3种不同的预应力钢筋张拉工序,分析水化热和预应力钢筋张拉顺序对箱梁顶板、底板和腹板受力特性的影响,并对比分析结果和实际裂缝情况。结果表明:水化热是嘉陵江大桥箱梁底板和腹板产生施工裂缝的一个重要原因;但是单纯的水化热不能使腹板产生裂缝。横向和竖向预应力钢筋滞后纵向1～2个节段张拉的施工工艺使得底板施工前期拉应力增长较快;且使得腹板在施工过程中拉应力变大。因而,预应力钢筋张拉顺序成为嘉陵江大桥箱梁底板和腹板产生施工裂缝的另一个重要原因,但是预应力钢筋张拉顺序对箱梁最终状态应力影响很小。     

框架效应对预应力混凝土箱梁桥顶板横向预应力储备的影响分析

基于数值模拟研究了预应力混凝土箱梁桥三种不同横向预应力筋布置方式的预应力框架效应影响、横隔板设置、箱梁参数对顶板横向有效预应力的影响,并与现场测试结果进行了对比,表明了数值模拟方法的有效性,选取预应力混凝土箱梁桥高跨比、宽跨比、腹板与底板厚度之比等关键参数,进行实桥参数敏感性分析.表明预应力混凝土箱梁桥墩顶外由于横隔梁刚度大,在其5m左右范围内横向框架效应影响显著,应按非预应力混凝土设计预防顶板纵向裂缝产生,在跨中设计的横隔板附近应增加纵向抗裂钢筋;增加宽跨比、底板与腹板厚度之比、腹板与顶板宽度之比以及减少高跨比有利于保证预应力混凝土顶板横向有效预应力.     

钢-混凝土组合沉管结构抗剪机理

以深圳至中山跨海通道沉管隧道设计方案为研究背景,建立沉管节段的精细化非线性有限元模型,进行四点反弯矩剪切试验仿真模拟.结果表明,在隧道横向,横隔钢板和混凝土分别承担斜向拉力和斜向压力,两者形成主要的受力体系;在隧道纵向,混凝土内未发现明显的横向应力分布变化;角钢连接件主要承担格室面板与混凝土间的剪力传递,拉拔作用不明显;在结构弹性状态下,各连接件抗剪刚度相近、剪力分布均匀;连接件附近混凝土开裂后逐步退出工作,但并不影响结构继续承载;剪切破坏过程表现为结构依次发生混凝土弯剪开裂、连接件处混凝土开裂、横隔钢板屈服,最终因混凝土剪切斜裂缝贯通达到结构极限承载力.     

沥青混凝土心墙坝三维有限元静动力分析

针对沥青混凝土心墙均质坝,运用非线性三维有限元法进行静动力分析.对大坝填筑与蓄水阶段分别进行模拟,并计算了沥青混凝土心墙坝动力响应,分析了坝高、动剪切模量、地震峰值加速度及地震波对心墙最大动剪应变的影响,总结了心墙应力与变形、动剪应变分布规律.结果表明:静力状态下,尤其是满蓄期,应重点关注心墙坝肩处、顶部和底部区域,且高心墙处于更不利的应力与变形状态.地震作用下,动剪应变最大值发生在河谷中央心墙顶部区域,但动剪应变幅值较小,一般不超过0.5%.     

SP预应力空心板与混凝土剪力墙的连接构造

研究了SP板与混凝土剪力墙的连接方式及构造问题,讨论了采用键槽连接的可行性问题,解决了SP板连接混凝土剪力墙的技术难题,连接构造增强了结构的可靠性,为SP板在高层施工中的应用提供了技术依据。     

钢筋混凝土无洞叠合剪力墙低周反复荷载试验

研究钢筋混凝土无洞叠合剪力墙的抗震性能。对4片钢筋混凝土无洞叠合剪力墙和2片钢筋混凝土普通剪力墙分别进行了低周反复荷载试验,对比研究试件的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析试件的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等抗震性能。研究表明:钢筋混凝土叠合剪力墙的受力性能与钢筋混凝土普通剪力墙类似,具有较好的抗震性能,剪式支架能使钢筋混凝土叠合剪力墙的预制部分与现浇混凝土形成整体,共同工作,承受外部荷载。     

钢筋混凝土框支剪力墙的变形与应力

本文作者最近对八榀框支剪力墙进行了试检,主要研究轴压比和开洞对试件侧移、支承梁挠度、墙体应力以及结构承载力的影响。本文介绍了试验结果,并且将其与用有限元法及有限条和有限元结合法计算的侧移、支承梁中点挠度以及墙体应力进行了比较。     

土与地下连续墙相互作用的非线性分析

本文采用有限元法对基坑开挖过程土与地下边疆墙相互作用进行非线性分析。分析时，对土体采用Ｄｕｎｃａｎ－Ｃｈａｎｇ双曲线应力－应变关系和Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ破坏准则，对土－混凝土墙体界面单元采用Ｃｌｏｕｇｈ－Ｄｕｎｃａｎ双曲线剪应力－剪切位移关系，参考有关试验确定计算参数，并模拟基坑的开挖程序和设置不同支撑构件的影响。分析结果与工程实测资料进行了比较，得出对设计和施工有价值的几点结论。     

模网混凝土墙体抗剪承载力与延性分析

为了推进新型结构体系——建筑模网混凝土结构的应用,以有限元软件ANSYS作为研究工具,分别对普通混凝土剪力墙以及Ⅰ型、Ⅱ型模网混凝土墙体的抗剪性能进行了非线性有限元分析,对比了Ⅰ型、Ⅱ型模网混凝土墙体在抗剪承载力、延性等方面的特点,结果表明:模网混凝土墙体和普通混凝土剪力墙相比,两者的极限荷载相近,前者的开裂荷载大于后者,延性比后者稍差;Ⅱ型模网混凝土墙体在承载力和延性性能方面比Ⅰ型模网更优。     

洞口大小及形状对剪力墙刚度影响的分析

随着高层建筑用途逐步从单一性向多样性过渡,剪力墙上的洞口尺寸越来越大,这必将引起剪力墙应力的变化。应用ANSYS程序,对6种不同洞口的剪力墙在顶部水平集中荷载作用下的受力、变形、裂缝进行了分析,并通过对各种剪力墙顶部位移—时间曲线图的分析得出了洞口大小、形状对剪力墙刚度的影响。     

应用SAP2000程序进行剪力墙非线性时程分析

为研究用于结构地震反应分析与抗震设计的剪力墙单元非线性性能的动力分析模型,对SAP2000程序中的Link单元进行了矩阵分析与力学参数研究。推导了SAP2000中Link单元的刚度矩阵,明确了各弹簧属性的物理意义,给出了弹簧线性等效刚度、相对转动中心高度和力位移关系的确定方法。对3个不同截面形状的剪力墙试件采用Link单元进行简谐动力荷载作用下的非线性时程分析的计算结果与清华大学土木工程系对这3片墙的拟静力试验得到的水平力位移滞回曲线的骨架线符合良好。这说明用Link单元可以较好地模拟剪力墙的动力非线性行为。     

不同性能等级下剪力墙的反应调整系数

根据不同性能状态下钢筋混凝土剪力墙抗震能力的差别,确定不同性能等级下剪力墙的反应调整系数.针对独立悬臂延性剪力墙,采用剪力墙塑性铰区的边缘受压混凝土和边缘钢筋的应变将受弯破坏现象划分为4个性能等级,并提出各性能等级的反应调整系数的计算方法;通过剪力墙边缘应变的计算,明确通过常规承载力验算的剪力墙在设计地震等效荷载作用下可达到的性能等级.在性能抗震设计时,可用剪力墙的性能反应调整系数调整设计所采用的地震等效荷载,如剪力墙能通过常规的抗震验算,可初步保证具备所要求的性能.