高速公路隧道装配式仰拱接头力学性能研究

为研究公路隧道装配式仰拱结构接头的力学性能,首先建立装配式仰拱接头三维数值计算模型,模拟接头细部结构,分析比较弯螺栓、直螺栓对仰拱接头在不同轴力、弯矩组合作用下接头张开量、转角、螺栓应力以及接触压应力等的变化规律。然后采用大比例尺室内仰拱接头加载试验对模拟结果进行验证。结果表明：接头张开量、转角随着弯矩增加不断增大,接头抗弯刚度不断降低;接头张开量、转角随轴力增加而减小,接头抗弯刚度则不断增大;弯螺栓接头抗弯刚度大于直螺栓接头抗弯刚度;螺栓整体受拉,螺杆受力状态与螺栓形式及接头变形有关,整体上弯螺栓应力大于直螺栓应力。对比分析数值和试验结果,整体变化趋势一致。研究成果为公路隧道装配式仰拱接头设计提供参考。     

非对称荷载作用下装配式可回收支护开挖数值分析

目的研究在非对称荷载作用下装配式可回收支护结构基坑在开挖过程中支护结构的受力变形特性.方法依托郑州市某顶管工程,运用有限元软件ABAQUS模拟非对称荷载条件下装配式可回收支护基坑开挖全过程,分析支护结构的水平位移及受力.结果基坑开挖完成后,非对称荷载侧桩体水平位移及弯矩均不一致,荷载较大侧桩顶位移和桩体上部弯矩更大.随着较大侧荷载的增加,同侧桩体上部的坑内位移量及弯矩值相应增大,冠梁和第1层腰梁在非对称荷载两侧的轴力分布及大小有明显差别.结论 荷载较大侧的支护结构变形较大,受力情况复杂,施工时应重视并密切监测.     

直螺栓连接预制综合管廊刚度计算方法

为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。求得了预制管廊在弹性极限弯矩作用下,截面最大拉应力、截面最大压应力、接头最大变形、接头螺栓最大拉应力和接头螺栓最大变形的表达式。运用所得表达式,结合工程实例参数,分析了管廊截面尺寸、管壁厚度、节段长度和螺栓个数对其受弯矩作用时中性轴的位置和纵向等效刚度的影响程度和趋势。结果表明,管廊抗弯刚度受截面宽高比影响较大;通过增加管壁厚度来提高管廊等效刚度的方法不经济;在满足设计要求条件下,适当增大预制节段的长度和增多连接螺栓数量可以有效提高管廊的纵向刚度,并能够很好的改善管廊截面受力状态,同时不失经济性,为直螺栓连接预制拼装管廊结构的设计合理性和工程适用性提供理论支持。     

新型装配式临时作业棚结构开发与有限元分析

目的改进施工现场不可重复利用、不标准化的临时作业棚.开发一种可工厂预制,现场拼装、安装及拆卸简易、可重复使用且整体安全的新型装配式临时作业棚.方法针对沈阳地区的雪荷载和风荷载对新型装配式临时作业棚结构各构件截面及连接节点进行设计,并通过有限元分析软件ABAQUS对新型装配式临时作业棚整体结构施加雪荷载和两个方向的风荷载进行分析.结果新型装配式临时作业棚在雪荷载作用下,最大位移为13.85 mm,出现在上层檩条;最大应力为108 MPa,出现在横向框架.在两个方向的风荷载作用下,最大应力分别出现在斜撑与柱底处,分别为153 MPa与121.6 MPa;最大位移均出现在上部防护结构,分别为58.47 mm与25.21 mm.结论设计的新型装配式临时作业棚在正常使用中满足《钢结构设计标准》(GB50017—2017)与《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB51022—2015)中对钢结构强度与刚度设计要求,具有良好的受力性能,可以应用于实际工程中.     

某抽水蓄能电站尾水管三维有限元分析

结合某抽水蓄能电站工程实际情况,建立地下厂房三维有限元整体模型,将尾水管衬砌混凝土结构与围岩视为联合结构共同承担上部机电设备下传荷载和尾水管内外水压力等荷载作用,并考虑衬砌混凝土结构与围岩材料性质的差别,研究尾水管衬砌混凝土结构的受力变形特征,分析尾水管在三维受力状态下典型部位的主拉应力及主压应力,对应力状态作出评价,并计算典型截面配筋面积.     

通用管片接头荷载试验研究

隧道衬砌圆环接头对管片的整体刚度、强度和防水等起着控制作用,同时也是管片整体结构的薄弱处.采用直接头形式对衬砌接头进行正、负弯矩荷载试验,得到隧道管片通缝和错缝拼装情况下接头的抗弯性能M-θ曲线、接头转角及张开量等,研究通用管片接头的抗弯能力和刚度系数,验证了设计的可靠性.     

地下连续墙-桩组合基础的水平承载性能

地下连续墙-桩组合基础是将地下连续墙与桩基础结合的一种新型变刚度基础形式。从设计理念上讲地下连续墙-桩组合基础具有较好的抵抗侧向变形的能力且兼具经济型,然而目前还缺乏从受力特性角度对该新型基础形式的受力机理进行系统的研究。基于开展的大比尺现场模型试验真实模拟新型组合基础在水平荷载下的受力,将试验和数值模拟结果对比得出基础的荷载与位移的变化规律。通过分析不同等级荷载下组合基础的变形特性,揭示基础的荷载传递规律,并对桩墙组合基础的水平承载力进行了初步近似计算。结果表明：水平荷载作用下组合基础出现整体倾斜破坏；墙身弯矩远大于桩身弯矩,桩墙弯矩随加载等级的递增而逐渐增大,且弯矩最大处位置与弯矩峰值位置不变；随埋深、荷载的增加,墙侧土压力呈现非线性变化,地连墙边侧土压力大于中间土压力,并且最大土压力出现在连续墙中下部。     

富水隧道衬砌结构受力特性与合理参数分析

随着控制排放的隧道防排水技术的广泛应用,抗水压衬砌结构的设计问题愈发突出。本文以峨汉高速豹狸岗隧道工程为依托,基于对现场实测数据的分析,结合数值模拟,研究了富水隧道二次衬砌结构的受力特性,拟合出衬砌结构及仰拱的水压力计算公式,确定了高水压下二次衬砌结构的合理设计参数。研究成果表明：①试验断面水压力呈典型的“灯泡型”分布;②基于实测数据拟合,获得二衬水压折减系数为0.31,仰拱水压折减系数为0.86;③考虑围岩荷载和水荷载共同作用时,二衬结构墙脚部位承受最大的轴力和弯矩,为结构最不利位置;④当水头高度≥50 m时,墙脚部位的安全系数小于2.0,说明原设计结构不能承受50 m及以上水头高度的水压。     

考虑节点刚度的预制混凝土框架结构分析

给出了考虑节点刚度的框架梁的力学模型,推导了用节点连接刚度系数表示的半刚接梁的单元刚度矩阵,以及半刚接梁在荷载作用下的内力计算公式,并利用位移法对一单层单跨框架结构的横梁弯矩及其抗侧刚度进行了讨论.算例结果表明:半刚性连接框架受连接柔性的影响,会使框架结构横梁的杆端弯矩减小,而跨中弯矩增加;结构整体的抗侧刚度则随着节点转动刚度的增加而增加;随着梁柱线刚度比的增加,节点刚度对结构抗侧刚度的影响也随之增大.当梁的线刚度与节点转动刚度的比值α>5,结构受力性能与节点铰接时相近,而当α<0.04时,节点连接可视为刚接.综上所述,节点转动刚度对结构在竖向荷载作用下的内力以及结构整体的抗侧刚度有较大的影响.     

盾构隧道管片衬砌力学行为区间不确定性分析

以琼州海峡盾构隧道为研究背景,基于梁-弹簧有限元模型,考虑初始设计阶段中相关参数的不确定性,将侧向土压力系数、地层抗力系数、接头等效抗弯刚度考虑为区间不确定性变量,建立了管片衬砌结构区间不确定性问题的数值求解模型,推导了影响度计算公式,可估计轴力、弯矩、安全系数的上下界.通过数值分析,探讨了各区间变量不确定性对管片衬砌结构力学行为的影响.数值结果表明:所取参数的不确定性对轴力影响较小,但对变形和弯矩影响较为明显;两种荷载模式对应的管片安全系数区间相差较大,在设计中应妥善考虑.研究结果有望为管片衬砌鲁棒优化设计提供参考.