深埋正交隧道零间距施工技术研究

以北京地下空间规划书中提出的"四纵二横"规划为研究对象,提出了一种近距离正交隧道施工方法:上下层隧道交叉重叠处零间距施工技术方法,并给出了这种工法的详细施作过程.采用数值模拟软件Midas-GTS,建立了该工法和普通近距离正交隧道施工方法的数值模型.通过综合对比分析,该工法在控制地表沉降及支护结构变形方面效果明显,对土体的损伤小,适宜北京及类似地质条件的城市推广使用.     

城市隧道施工的环境力学响应预测及动态控制

开展城市隧道施工影响下环境的力学响应评估及过程控制具有重要的科学及实践意义.首先,根据单一地层变形的预测方法,通过地层模式识别及线性组合原理建立了复杂组合地层的变形预测理论,解决了组合地层变形的预测问题.其次,将既有环境结构假设为放置于不同弹性地基上的梁模型,建立既有结构变形理论预测的统一表达形式.考虑结构的强度要求、劣化损伤及安全因素,进一提出了结构变形安全控制标准的确定原则.再次,鉴于施工过程及土体参数的复杂性及不确定性,建立了以预测和反馈为核心的过程动态控制理论,该理论的重点在于伴随施工过程不断滚动修正预测模型、反馈地层及施工参数.最后,基于系统控制论的原理,提出"透明施工"的理念,并就其设计流程和发展趋势进行了讨论.研究的相关成果可为城市隧道施工的环境力学响应的精细化安全控制提供有益参考.     

开口型双曲面筒体混凝土结构施工模拟

针对开口型双曲面筒体混凝土结构施工的难点,在充分分析结构特点的基础上,以钢丝绳为主对筒体模架系统进行空间定位,以对拉形式形成自平衡的模板无支撑"伞"状受力体系,提出并应用了无支撑模板搭设施工技术.以典型筒体施工为例,对施工过程进行了有限元模拟分析,在多方案研究分析的基础上,提出了最优方案,验证了该施工技术的可行性,为开口型双曲面筒体混凝土结构的顺利施工提供了理论指导.工程实践表明,该施工技术安全可靠,具有较好的综合效益,可为类似工程提供参考经验.     

大跨度高空连体钢结构整体提升施工控制技术

高空连体结构的具体结构形式越来越复杂,相应的施工方案也越来越丰富和灵活。文章以安徽淮北矿业办公中心楼工程为背景,详细介绍双塔楼连体结构高空连廊施工方案设计,具体包括整体提升方案及三角架支撑方案的设计,并对连体结构整体提升过程进行实时动态监测与控制。结合实际工程,运用有限元软件对施工全过程进行模拟分析,并将现场监测数据与软件分析结果进行对比分析,进而保证连廊提升过程的安全及顺利合拢。研究结果可以为其他高空连体结构施工方案设计、应用及施工过程监控提供参考。     

基坑开挖对邻近地铁影响的计算分析

为了确保邻近地铁线路结构安全,检验基坑施工采用的特殊地铁保护措施是否达到要求,对基坑的施工过程进行了空间分析,计算结果表明在该基坑的施工过程中,隧道二次衬砌结构及车站结构处于安全状态,为工程施工提供依据.     

超厚湿陷黄土区SHR-SRC结构 施工过程沉降监测与分析

为真实反映超厚湿陷性黄土区超高层型钢混凝土(Super High Rise-Steel Reinforced Concrete,简称SHR-SRC)结构在施工过程中沉降特征随上部载荷的变化规律,并指导安全施工,在试验场区建立了一套完整的沉降监测体系,动态追踪测试了超高层结构在整个施工周期2年6个月内的沉降变形等原始数据.利用实际监测结果,结合ABAQUS有限元分析,对SRC结构沉降特性进行了系统分析.结果表明:施工过程中,SHR-SRC结构整体沉降较为均匀,最大沉降速率为0.28 mm/d;距离核心筒附近的地下试桩点位正、负应变值小,远处则相反;土体在施工强度平缓状况下,局部会出现短暂的"回弹"现象;模拟显示筏板底中心桩顶位移最大,边桩次之,角桩最小,同一桩产生沉降差说明桩本身存在轴向压缩;但由于黄土地基及结构受力的复杂性,相关规律需进一步分析与探讨.     

大跨度钢结构分步施工模拟方法

针对施工过程中结构几何及边界条件随时间不断变化这一施工力学分析难点,基于先装和后装结构间可通过节点设计构造预夹角的工程实践,提出"生死"子结构先后独立求解、调整"死"结构边界节点转动约束条件的施工模拟方法.分别针对"死"结构为静定和超静定的体系,阐述了两种边界转角条件的调整方法,推导了"生死"子结构的有限元方程,并用该方法对典型算例进行分析、模拟.结果表明,该施工工艺便于后装结构加工且后装结构变形较小,施工完成后结构更接近设计原型.     

铜陵长江公路大桥钢吊箱三维有限元分析

钢吊箱围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构,其作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水,为承台施工提供无水的干处施工环境.该文对安徽省铜陵长江公路大桥主1号桥墩新增承台钢吊箱整个施工过程中的应力状况及结构变形进行分析,为钢吊箱的设计和施工提供了参考和建议.     

基于E型贴片微带结构的无线电视发射天线

为减小传统电视发射天线的体积,提出将微带结构天线应用于电视发射系统的方法,设计一种基于E型贴片叠层的微带天线.通过采用叠层结构、E型贴片、馈电探针加装金属垫圈、空气填充和7/16射频同轴连接器,实现了微带结构的电视发射天线.为验证方法的有效性,加工了一款微带结构的UHF频段电视发射天线.测试结果表明:天线驻波比小于1.15(|S11|≤-23 d B)的相对阻抗带宽达到18.2%(频率范围544 MHz~653 MHz);中心频率处天线增益为9.23 d Bi;在1000W发射功率下,天线能够可靠工作.设计的微带结构电视发射天线尺寸显著减小,简化了天线结构和调试过程,从而节约了天线的制作成本.     

PBA大直径盾构隧道扩挖车站施工的关键技术

北京地铁十四号线采用外径为10 m的大直径土压平衡盾构进行地铁施工.由于盾构隧道扩挖车站施工具有盾构设备利用率高、建设进度快、环境影响小的优势,将台站采用盾构隧道已形成的中洞结合PBA法(洞桩法)扩挖而成,解决了盾构区间施工速度快与车站施工速度慢之间相互矛盾的问题.本文重点分析PBA大直径盾构隧道扩挖车站的工法特点,明确车站结构形式及施工步序,对施工过程中盾构掘进控制、管片拼装与拆除、纵梁与管片的连接、初支及二衬施作等关键技术进行了研究.施工完成后,实测数据显示地表沉降满足控制要求.研究结果可为类似工程提供参考及借鉴.     

基于OpenSEES的复杂子结构拟动力试验方法研究

以OpenSEES为核心计算平台,针对框架结构体系取复杂子结构的拟动力试验方法开展研究。探讨了取局部结构体系为试验子结构时的边界条件模拟方法,解决了数值子结构因形成几何可变体系而无法在OpenSEES中求解的问题。通过一榀十二层五跨防屈曲支撑钢框架结构和一榀八层三跨钢筋混凝土框架结构取一层一跨和一层三跨结构体系为试验子结构的拟动力试验,验证了本文子结构拟动力试验方法的可行性与有效性。     

设备-高层结构-地基土体系交互计算方法

提出了模拟设备-高层结构-地基土体系振动台实时子结构试验的数值交互计算方法,并且结合地基土在强震作用下并非全部进入非线性的特点,认为可尝试将具有局部非线性特点的地基土模型作为数值子结构、设备-高层结构体系作为试验子结构,从而在振动台实时子结构试验中考虑地基土非线性特性影响。采用分支模态子结构法与线性-非线性混合约束模态子结构法推导了设备-高层结构-局部非线性地基土体系的运动方程。选用一幢13层钢框架设备-高层结构-地基土体系模型作为分析实例,采用MATLAB与ANSYS分别建立设备-高层结构体系与局部非线性地基土计算模型,两者之间进行数值交互计算,发现土-结构相互作用与设备的频率变化对设备与结构的地震反应有重要的影响。     

子结构分析的基本原理和ANSYS软件的子结构分析方法

目前子结构的理论日趋成熟完善,并且已经广泛用于结构分析计算,但是具体操作的论述较少,初学者要掌握这一高级的分析方法并非易事．针对这种现况,本文首先介绍了予结构的基本原理,然后简述美国SASI公司开发的ANSYS软件子结构的分析方法的基本步骤,并通过一个实例演示分析过程．为了进一步加深认识与提高子结构的分析水平,又对一个特殊横梁刚架作了予结构的分析论述,有力地说明了该方法的高效性．     

型钢混凝土结构施工过程时变效应计算

基于型钢混凝土(SRC)构件实际受力机制,引入主从约束方法推导了型钢混凝土组合构件子结构单元模型,解决了徐变效应下钢和混凝土的协同工作问题.采用有效模量法(AEMM)与有限元法相结合的徐变计算理论,以Visual C++和ObjectARX为工具研发了高层型钢混凝土组合结构施工过程分析软件(SRCCM),并与通用有限元软件进行对比分析,验证了软件的正确性.算例表明:采用主从约束方法的子结构单元模型能够合理地反映型钢混凝土构件实际受力机制,基于该模型所编制的高层型钢混凝土组合结构施工过程分析模拟软件能够在工程实际中应用.     

翼缘削弱型钢框架梁柱子结构抗倒塌性能数值模拟

为了研究翼缘削弱型钢框架的抗倒塌性能,采用ANSYS/LSDYNA有限元软件对已完成的钢框架梁柱子结构pushdown试验进行有限元(FE)模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比验证其准确性。在此基础上,通过改变选取钢框架子结构的去柱位置进行拓展参数研究,分析了五种去柱工况钢框架梁柱子结构倒塌过程中的破坏模态与抗力曲线。有限元分析表明角柱失效工况承载能力是这五种工况中最低的,在相同结构形式,倒数第二边柱与倒数第二内柱发生倒塌的可能性较高。     

直接迁移子结构法及在叠积电抗器抗震分析中的应用

针对工程中常见的链式结构的特点,将频响函数和迁移矩阵引入动态子结构方法中,提出了简单高效的直接迁移子结构方法.该方法用子结构的部分特征对来直接计算子结构的频响函数矩阵,从而组成各子结构的迁移矩阵.运用综合求解,可得到整体结构的特征对与谐和激励响应,不仅可大大提高计算效率,而且使主模态的求解变得简明.用此方法计算了三相叠积电抗器的固有频率,根据虚拟激励法把随机载荷转化为虚拟谐和激励,并计算了该结构的随机地震响应.计算结果表明,用直接迁移子结构法求解三相叠积电抗器的固有频率可以节省5/6的计算时间,计算随机地震响应则至少可以缩短1/3的计算时间,从而证明了直接迁移子结构法的有效性和在工程中的实用性.     

基于功率谱灵敏度的子结构损伤识别方法

提出功率谱灵敏度与子结构缩聚技术结合的损伤识别方法,在分析响应功率谱对结构单元面积灵敏度的过程中采用差分法,解决了求解参数的偏微分较困难的问题;并将整体结构划分为若干子结构,对未损伤子结构采用Guyan缩聚技术,通过功率谱灵敏度分析的方法对缩聚结构进行损伤识别,该方法只需测量结构的少数几个自由度的响应就可以达到损伤检测的目的.最后,通过1个三层两跨的刚架模型验证了该方法的有效性.     

修井机底座改造设计计算及结构应力测试

由于修井机底座的底部为四圈封闭的框架结构,在修井作业时无法避让抽油机基础,必须拆除基础后才能进行大修作业。为免去拆除基础的工作量和费用,根据现场需要对ZT135修井机底座进行了改造设计计算及结构应力测试。底座属于空间钢结构,在设计上采用安全系数法。根据安全系数计算出材料的许用应力。通过应用有限元分析软件对改造后的结构进行仿真分析,根据计算结果调整各构件的尺寸及相关结构,使结构的最大应力小于许用应力,满足结构强度要求。采用应力测试的方法对改造设计后的底座承载能力进行测试,确定改造后结构是安全的,说明对修井机底座的改造设计是可行的。     

等效预张力大跨度弦支穹顶预应力施工过程的正算法

为了准确模拟大跨度弦支穹顶预应力施工过程,建立符合实际施工顺序的结构施工初始态,对预应力施工过程的力学分析方法进行了研究.根据工程实践,总结了大跨度弦支穹顶预应力施工过程的特点,分析了状态变量叠加法、反分析法、生死单元法在其应用上的不足.结合非线性有限元分析方法,凝练了基于等效预张力的预应力施工过程正算法,并给出了具体的实施方法和步骤.以常州体育馆钢屋盖工程为算例,验证了正算法用于预应力施工过程力学分析的可行性和适用性.最后指出,基于等效预张力的正算法预应力施工过程力学分析,综合考虑了支撑与刚构的非线性接触、索力的相互影响、施工临时结构体系的转换、结构几何非线性等施工多因素耦合效应,能够准确跟踪结构在各施工阶段的状态.     

滚动摩擦隔震结构实时拟动力试验数值积分方法

推导了修正Newmark—β方法动力反应计算公式,用于对采用滚动摩擦隔震系统结构实时拟动力试验中非线性动力方程数值积分求解。将整体结构分为三部分：隔震子结构、试验子结构及计算子结构。对隔震子结构及试验子结构采用显式算法,而对计算子结构采用隐式算法,数值计算结果表明改进后的计算方法比显式算法的稳定性有所改善,降低了实时拟动力试验对数值计算稳定性的限制。