FCSR新型管幕构件抗弯性能试验研究及数值分析

基于翼缘板-槽钢连接的新型管幕构件(flange-channel steel roof，FCSR)室内抗弯试验，研究了FCSR新型管幕构件的工作机理和破坏模式.为充分研究钢管壁厚、翼缘板厚度、混凝土强度和钢管间距等结构关键参数对FCSR管幕构件抗弯性能的影响，通过ABAQUS软件建立了FCSR管幕构件的有限元模型.研究结果表明:构件发生明显的延性破坏，具有较高的横向刚度；钢管壁厚和混凝土强度对构件承载力具有一定的影响，翼缘板厚度对承载力影响不明显，钢管间距对承载力影响较为明显.研究结果可为新型管幕结构的应用提供一定的依据.     

基于扰动理论的沈阳中粗砂本构模型

针对沈阳地区中粗砂在不同围压下的三轴固结排水剪切试验,发现中粗砂的相对密实度对其强度和变形特性有重要影响.以相对密实度为自变量,提出了统一扰动度函数.基于试验数据,建立了统一扰动度与初始模量和峰值强度的函数关系,提出考虑扰动的D-C模型.将其预测结果与D-C模型预测结果及试验结果进行对比:D-C模型的预测值在D_D接近0时与试验结果比较一致;土体受到正扰动时,D-C模型预测的应力值较该修正模型偏大;而土体受到负扰动时,其预测的应力值又相对偏小,因此考虑扰动的D-C模型能更好地模拟沈阳地区中粗砂的强度及变形特性.     

STS管幕结构横向抗弯刚度计算模型及参数优化

STS (steel tube slab)管幕工法是一种新型的地铁暗挖支护体系，由于管幕结构的变形机理尚不明确，管间连接参数需要进一步优化，阻碍了STS管幕工法的应用和推广.本文建立STS管幕结构的有限元模型，并结合室内试验验证有限元模型的合理性，系统性研究翼缘板厚度和螺栓直径对管幕结构横向抗弯刚度的影响规律，然后结合SPSS统计分析软件和归一化处理方法得出，螺栓直径和翼缘板厚度的比值在2.0~2.5时STS管幕结构的变形最合理.结合室内试验和有限元分析结果，建立了STS管幕结构横向抗弯刚度计算模型，并通过室内试验评估了该模型的正确性，计算误差均在20%以内.     

不同结构参数下STS管幕构件力学性能的数值分析

以8榀STS(steel tube slab)管幕构件室内试验为依托,为充分研究STS管幕构件的力学性能,建立构件的有限元模型,分析钢管厚度、螺栓直径、配筋率、翼缘板间距等参数对STS管幕构件力学性能的影响.结果表明:钢管厚度的变化,对试件的极限承载力影响不大,但能够有效地提高试件横向刚度;翼缘板间距的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响较显著;螺栓直径、配筋率的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响均不明显.     

新管幕结构受力模式及关键技术分析

沈阳地铁九号线奥体中心站采用Steel Tube Slab管幕工法建造覆土超浅埋暗挖地铁车站.对新管幕结构的纵向和横向受力模式进行研究，阐述了管幕结构的作用机理，并对管幕结构的抗弯承载力和抗剪承载力计算理论进行讨论，给出了相应的计算公式.结合奥体中心的施工工况，对管幕结构的内力进行计算.随着右侧导洞贯通时，与左侧导洞相比较，跨中正弯矩增加8%，最大负弯矩减小17.8%.管幕结构沿纵向跨中最大变形为6.46mm.研究结果对新管幕工法的应用和推广具有参考意义.     

近接浅基础建筑物深基坑变形特性及关键参数

基于现场实测数据和数值模拟对深基坑围护结构和既有建筑物的变形特性进行了研究.采用有限元方法建立数值计算模型,结合现场实测数据和已有文献对邻近既有建筑物深基坑开挖变形规律进行参数分析,全面揭示了不同工况下围护结构变形与建筑物沉降的关系.结果表明:桩锚支护结构在锦州地区深基坑应用效果较好,控制变形能力强;矩形基坑的坑角效应显著,坑角处平面应变比(PSR)值约为0.4~0.6;建筑物基础埋深和基坑开挖深度对建筑物平均沉降(δ_va)与围护结构最大侧移量(δ_hm)的线性关系影响不大;建筑物与围护结构距离L不同时,δ_va与δ_hm数据离散性较大,随着L的增加,δ_va/δ_hm逐渐减小.     

基于模糊数学的STS管幕结构的连接参数优化

依托STS管幕结构纵向抗弯性能试验，建立了STS管幕构件纵向抗弯性能有限元分析模型并验证了模型的可行性.采用正交试验研究了钢管壁厚、钢管直径、螺栓直径、钢管间距、翼缘板厚度对构件纵向抗弯承载力、跨中位移和经济性指标的影响，结合模糊数学理论优化了连接参数.结果表明:对构件达到屈服荷载时跨中位移影响最大的参数为钢管直径，对构件纵向抗弯承载力和每延米构件材料平均价格影响最大的参数为钢管壁厚.为兼顾安全性和经济性，连接参数比值应为钢管直径∶钢管壁厚∶螺栓直径∶钢管间距∶翼缘板厚度 =1∶ 0.03∶0.05∶1.15∶0.02.