浅埋偏压隧道变形特征及施工方案优化

为研究隧道洞口浅埋偏压段的变形特征,采取现场隧道变形监测和围岩室内三轴率敏性试验相结合,建立隧道围岩的弹黏塑性本构模型.通过有限元软件ABAQUS的UMAT子程序开展了隧道变形三维弹黏塑性数值分析,探讨了隧道在三种开挖工法下的拱顶沉降、水平收敛位移、围岩最小主应力及围岩塑性区分布规律,以此确立合理有效的施工工法.研究结果表明:预留核心土法、三台阶法以及上下台阶法这三种施工工法引起的地表沉降,其深埋侧分别是浅埋侧的2.01,1.48,1.83倍,边墙两侧最小主应力则分别相差0.11,0.29,0.05 MPa,表明偏压隧道的应力场和位移场在开挖支护过程中呈现出不对称分布的特点;选出适宜的施工工法为上下台阶法,采用此工法可以使拱顶沉降及地表沉降减少11.7%~22.1%,而且在施工过程中支护结构受力最为合理,有利于偏压隧道的长期稳定.     

基于半椭圆锈蚀模型的混凝土保护层锈胀开裂分析

钢筋锈蚀时锈蚀层的分布规律会因钢筋所处的位置不同具有差异性,为了分析非均匀锈蚀层分布的差异对混凝土保护层开裂的影响,基于钢筋锈蚀层半椭圆分布模型,对钢筋非均匀锈蚀情况下的混凝土保护层开裂过程进行了有限元分析,并与均匀锈蚀假定下的保护层开裂理论进行了对比.研究显示按照均匀锈蚀假定的计算结果与非均匀锈蚀假定具有较大误差,尤其是在边角区误差更为明显,考虑钢筋锈蚀的非均匀性更加符合实际.对影响保护层锈胀开裂的因素进行分析后发现,钢筋直径和保护层厚度对保护层锈胀开裂的影响较大,混凝土抗拉强度对保护层锈胀开裂的影响较小.     

预应力混凝土箱梁桥施工过程剪力滞试验

国内外箱梁剪力滞研究多按结构一次成型进行分析,无法准确模拟自平衡施工过程所产生的累计效应.依托某连续梁桥的实桥测试,同步采集施工过程中的应变数据,分析研究预应力混凝土箱梁桥自平衡施工过程中的剪力滞特性.通过测试荷载作用前后的应变增量,归纳出累计剪力滞规律,并与块体有限元模型计算结果进行对比.总结出若干规律:梁段累计剪力滞系数随着长高比或长宽比的增大而逐渐减小并趋于稳定,其中自重和挂篮前移会增大剪力滞效应,预加力则减小剪力滞效应;剪力滞系数按结构一次成型计算平均小于考虑施工阶段的20%~30%,这一点在箱梁施工阶段分析时必须重视.     

基于螺纹联接的预应力精轧螺纹钢筋张拉力识别原理与技术

为了防止预应力混凝土箱梁桥腹板开裂,以混凝土箱梁桥预应力精轧螺纹钢筋张拉力测试,并修订相关规程。视预应力精轧螺纹钢筋锚固螺母与锚垫板为弹簧联接,联接弹簧的刚度为其接触面法向接触刚度。放弃精轧螺纹钢筋与锚固螺母固结假定,视其钢筋、螺母螺纹为弹簧联接,视螺纹为悬臂结构,并基于图乘法计算联接弹簧刚度,建立预应力精轧螺纹钢筋锚固系统弯曲振动动力学模型。考虑到精轧螺纹钢筋联接传力过程中,每圈螺纹传力大小的不均匀性,越远离接触面传力越小,导致精轧螺纹钢筋的外露长度发生相对变化,影响测试结果的正确性,提出其法向接触刚度的修正方程。最后,开展了室内模型试验和多座桥梁的现场试验。研究结果表明:该方法解决了预应力精轧螺纹钢筋锚固系统因外露长度不同引起的张拉力测试误差,获得了锚固螺母与锚垫板法向接触刚度与张拉力关系式,该关系式符合接触面法向刚度与法向力关系的一般规律;模型试验和现场试验均表明其法向接触刚度与张拉力关系具有稳定性,其原理可应用于现场桥梁测试和相关规范修订。规范的实施对彻底解决竖向预应力损失过大和失效的问题具有重要意义,该研究结果对于土木工程类似结构的张拉力、机械结构类似的紧固力测试与分析具有参考意义。     

预应力混凝土箱梁桥偏载系数的 数值分析与试验

基于薄壁箱梁约束扭转的广义位移概念、板梁框架法原理,以约束扭转微分方程、畸变微分方程齐次解为单元插值函数,运用能量变分原理,以递推矩阵法推导箱梁约束扭转单元、箱梁畸变单元刚度矩阵,考虑了悬臂板、箱梁顶板变厚度的影响.用Fortran语言编写了箱梁弯曲、约束扭转与畸变单元的计算程序.基于原型桥制造了1∶4大比例的预应力混凝土连续箱梁模型,开展了偏心荷载作用下的受力特性试验研究.试验实测偏载系数与程序计算结果一致,同时计算了5座预应力混凝土箱梁桥的偏载系数.试验研究和数值分析表明:目前设计工程师所使用剪应力偏载系数严重偏小,在设计阶段留下腹板主拉应力超限甚至开裂的隐患.     

钢箱-混凝土组合梁力学性能分析与试验研究

通过对4个钢箱-混凝土组合梁和两个空钢箱梁的抗弯承载能力试验研究,考察了钢箱-混凝土组合梁的力学性能.试验结果表明,钢箱-混凝土组合梁具有较高的承载能力、刚度以及良好的延性.用数值积分方法,考虑材料非线性,对钢箱-混凝土组合梁受力全过程的行为进行了理论分析,分析结果与试验结果基本相符.提出了梁抗弯承载能力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.     

环境激励下湘潭莲城大桥模态参数识别研究

对环境激励下结构模态参数识别进行了理论分析和试验研究.基于随机振动理论阐述了峰值拾取法的基本原理和方法,并提出了虚拟响应的概念.从湘潭莲城大桥在环境激励下的加速度测试信号中提取高信噪比的虚拟响应信号,根据峰值拾取法对虚拟响应信号进行频域分析,识别了该桥主跨结构的固有频率、阻尼比和振型等模态参数.试验模态参数与理论模态参数基本吻合,验证了识别结果的可靠性.模态置信矩阵表明,结构的线性响应特性明显,竖向振动具有良好的正交特性.     

双向八车道小净距隧道施工 相互影响仿真分析

双向八车道隧道开挖断面大,扁平率低,结构受力复杂,洞间相互影响显著,且目前已有工程实例甚少,技术研究尚处于初步阶段,无论从设计还是施工,均未形成完整的配套技术.本文以泉州高山岩2#和3#主线隧道为工程依托,通过有限元软件对其施工过程左右洞相互影响进行模拟,并结合现场监控量测结果进行综合评价.研究结果表明:在不同的工况模拟下,隧道拱顶沉降、周边位移整体变化趋势基本一致;后行洞开挖使得先行洞拱顶沉降有所增长,但最终收敛值相差较小,且拱顶沉降相比周边位移要大;隧道左右洞施工相互影响最小的安全相邻掌子面纵向间距约为隧道开挖洞径的1.5倍.     

中承式钢管混凝土拱桥中期安全及使用性能评估

为检验某中承式钢管混凝土拱桥运营中期结构实际状态及工作性能,保障城市大型活动期间市政设施安全。对该桥安全及使用性能进行评估试验,试验内容包括结构外观检查、荷载变形、内力、振动频率、应力动态增量、振动阻尼比特征等测量,在此基础上修正大桥计算模型,为该桥今后安全使用,及此类桥型设计与养护提供科学依据。     

钢管混凝土斜拉拱桥斜拉索锚箱模型静载试验研究

通过湘潭四桥主拱节段静载模型试验,研究这种新型斜拉锚箱的传力途径、应力分布,特别是锚箱与主拱K型节点的焊缝区域应力集中现象.试验表明:锚箱式索拱锚固结构索力传递流畅, 传力途径明确.除局部存在应力集中外,整个锚箱处于弹性工作状态,承载能力达到设计要求.