深基坑多层水平支撑温度应力的简化计算方法

假设墙后土体服从Winkler地基模型,地下连续墙变形采用一端固定、多点支承的矩形板模型,同时假定温度变化引起围护体变形较小并在竖向呈线性分布,在考虑支撑—连续墙—土协调变形的基础上,建立了深基坑中多层水平支撑温度应力的一个简化计算方法.编制了计算程序,探讨了连续墙厚度对支撑温度应力的影响,并将计算结果与实测数据进行了对比,结果表明:墙体厚度越厚,支撑温度应力越大,温度变化对支撑轴力具有较显著的影响.     

钢支撑滞后架设对深基坑内支撑轴力的影响

为探究钢支撑滞后架设对基坑内支撑轴力的影响,以某地铁车站深基坑为研究对象,基于有限元计算结果,系统分析了钢支撑滞后架设对基坑各内支撑轴力的影响规律。结果表明:钢支撑滞后架设对与其相邻的上道支撑轴力影响较大,对与其相隔的上道支撑轴力影响较小,对在其之后架设的支撑轴力影响很小;支撑滞后架设会使其自身少承担坑后主动土压力,第1道支撑主要分担了第2道支撑由于滞后架设而少承担的主动土压力,第2道支撑主要分担了第3道支撑由于滞后架设而少承担的主动土压力,第1道支撑和坑底被动区土体共同分担了2、3道支撑均出现滞后架设而少承担的主动土压力;第3道支撑滞后架设会导致第1道钢筋混凝土支撑出现拉力,说明了深基坑第1道支撑普遍采用钢筋混凝土支撑而不选择钢支撑的优越性。相关研究成果可为类似工程设计及施工提供参考。     

常州市某地铁站深基坑支撑轴力监测与分析

在常州市某地铁站深基坑工程支撑轴力监测的基础上,分析轴力数据的变化规律,分析结果显示:在基坑工程的开挖过程中,每一道支撑的架设均会引起轴力的变化,并对其相邻支撑产生很大的影响,但是由于相邻支撑的隔离作用,对相隔支撑的影响会减弱;在相同的基坑断面上,上面的支撑比下面的支撑承担的轴力大,根据监测分析可得,同一个基坑断面的第一道支撑轴力值约为第三道支撑轴力值的2倍.     

地铁车站半幅盖挖深基坑混凝土支撑轴力分析

针对洛阳地铁1号线武汉路站半幅盖挖深基坑工程中混凝土支撑轴力异常增大,甚至远远超过设计控制值的现象,结合监测数据和施工现场实际工况,采用数值模拟的方法探讨了引起混凝土支撑轴力增大的主要因素。结果表明基坑明挖侧荷载、钢支撑位置、钢支撑轴力均对混凝土支撑的轴力大小产生显著影响,造成本基坑混凝土轴力增大的主要原因在于明挖侧的施工机械和运载车辆等所产生的较大荷载,因此工程中应控制基坑边的荷载值,并且在开挖过程中及时架设钢支撑和及时补充钢支撑的轴力。     

立柱隆起对地铁深基坑钢支撑体系稳定的影响

针对基坑支护设计和施工中对立柱隆起危害认识不足的问题,通过理论分析,提出考虑立柱隆起影响的钢支撑承载力计算方法。运用实测数据,从正常施工、超挖及基坑放置过长时间3个工况分析了立柱隆起对钢支撑体系的影响,并进一步分析了单根支撑破坏后支撑体系的响应。研究表明：钢支撑承载力随立柱隆起的增大而明显减小;设计轴力越大,允许的立柱竖向位移越小;最后一层土开挖是风险最高节点,倒数第二道是相对最薄弱的支撑;超挖会引起已安装钢支撑的轴力明显增加,危及支撑稳定;基坑长时间放置,立柱持续隆起将威胁到钢支撑的安全,每层土放置时间长短将影响各道支撑进入失稳状态的顺序;最薄弱钢支撑一旦失稳破坏将引发支撑体系“多米诺”骨牌效应,造成该处挡墙整体垮塌或断裂;所用的分析方法,可用于钢支撑体系设计和施工过程中实时判定钢支撑体系的安全性状。     

地下连续墙深基坑支护结构中钢支撑性能研究

为了研究地下连续墙中钢支撑的受力和变形性能,通过一工程实例,在数值模拟的基础上,从支撑的最大轴力、地下连续墙的最大变形以及地表沉降值等三方面验证支护方案的可行性;研究了预加轴力的施加对钢支撑的支护效果所产生的影响,得出预加轴力的合理数值;进一步对钢支撑基坑支护方案进行优化,从而将钢支撑轴力的使用效率由目前工程实践中的25%左右提高到39.5%,并提出了提高钢支撑轴力使用效率的途径。     

H型钢地连墙支撑动载应变测量和分析

天津市文化中心交通枢纽工程基本为地下空间施工,其中一侧采用地连墙技术,支护结构由H型钢支撑与附近架体组成.在设计地连墙支撑时往往只考虑土压力的作用,然后凭借设计者的经验乘以一个大于1的安全系数以抵消施工现场复杂动力荷载的影响.然而并没有数据反映动力荷载对支撑的影响,本文就是要测出其影响并分析支撑在动载下的受力情形.采用的方法为应变片电测法,选取3个型钢支撑为测点,测出所选测点在动力荷载作用下,上下表面的应变值.将型钢支撑简化为两端受轴力与弯矩作用,根据测得的应变数据计算出轴力与弯矩值.结合静力分析结果发现,动载对支撑的影响与土压力相比非常小.所以,安全系数应结合大量实测数据合理选取,不应太大,否则会造成材料的浪费以及工时的耽误.     

考虑温度影响的饱和土有效应力原理

热-力耦合是当今岩土工程领域颇为关注的研究课题之一,是涉热岩土工程问题(如能源地下工程、放射性废料处置、输油及热力管道和热法地基处理等)的理论基础。经典土力学中有效应力原理描述了饱和土体在荷载作用下土骨架和孔隙流体之间的压力分布,但针对热-力耦合作用下土骨架及孔隙水之间的压力分布及其变化的研究罕有报道。该文从饱和土体宏观热固结响应出发,结合经典的有效应力原理,分析加热对土骨架和孔隙水的影响,推导考虑温度影响的有效应力和孔隙水压力表达式,建立考虑温度影响的饱和土有效应力原理,探讨不同位移边界和排水边界条件下有效应力和孔隙水压力的分布变化。结果发现:在热-力耦合作用下,土体的总应力、超静孔隙水压力和有效应力均随温度变化而变化;加热引起的温度应力和热孔压随时间变化而变化,影响土体的压缩性和强度,并进一步影响固结压缩过程和压缩量。该研究结果可为热固结理论推导及其他涉热岩土工程问题分析提供技术支撑。     

软弱地层基坑支护结构内力特性与变形规律监测

为验证支护结构设计的合理性与安全性,对基坑支护结构的内力和变形进行研究.针对盘锦地下商业街的工程地质条件,采用现场监测方法,获得了钢支撑轴力、桩顶水平位移及周边建筑物沉降随时间的变化规律.监测分析结果表明:钢支撑轴力随开挖深度的增加而增加,其大小变化和开挖速度与方向、钢支撑架设与拆除时机、钢支撑与土的相互作用等因素有关;桩顶水平位移随开挖时间的推移而增加并最终趋于稳定,其变化主要是由土方开挖引起的,且与开挖后基坑无支撑暴露时间长短相关;周边建筑物沉降随开挖时间的递增而增大,增长速度前慢后快.通过与基坑支护结构内力与变形设计值及监测报警值进行比较,结果表明该基坑支护结构设计是安全合理的.     

带有支撑的钢筋混凝土梁柱节点受力性能

利用ABAQUS有限元分析软件,对带有支撑的梁柱节点进行模拟计算,分析比较不同预埋件时梁柱节点应力分布与变形情况;对不同参数变化的节点组合体受力性能进行分析;同时,对节点是否带有支撑的计算结果进行对比,分析比较支撑对梁柱节点应力分布的影响.结果表明:预埋件构造方式的不同对梁柱节点应力分布、裂缝、变形影响比较显著,第四种方案较为合理;随着预埋件厚度和锚筋直径增加,支撑轴力均增大;通过在节点处设置支撑,有效地降低了节点的应力,使梁上产生了明显的塑性铰.     

基于随机介质理论基坑降水引起地表沉降计算

针对基坑降水引起周边土层沉降问题,考虑到土体重度的变化和渗流力的影响,提出了一种以随机介质理论计算地表沉降量的方法。利用降水漏斗曲线对降水周边土层进行划分,基于有效应力原理和固结理论分析了降水前后土体重度和渗流有效应力的变化及微小土单元体压缩量,并通过随机介质理论计算基坑周围地表沉降量。以某基坑降水施工为背景,结合理论分析表明:计算方法得到的地表沉降分布与实测值整体上较为接近,在1.5倍开挖深度范围内精度较高,同时降水引起地面沉降也较大,1倍开挖深度处地面沉降最大值,约为25.53 mm;基坑降水引起周围土体重度的变化是影响地面沉降得主要因素,渗流力影响仅为15%。研究内容可为估算基坑降水引起地表沉降量提供参考依据。     

西北地区地铁基坑降水对周围环境影响的计算方法

为保证西北地区地铁建设的顺利进行,通过对西安和兰州的地铁车站深基坑降水工程进行研究分析,总结地铁车站深基坑降水引发基坑周围地面沉降变形的附加沉降估算公式和考虑渗流力作用的沉降计算公式,并结合实际工程对两种理论计算结果与实测沉降结果进行对比分析.结果表明:附加沉降估算公式的计算结果相对于实测沉降结果偏保守,应代入经验系数使结果更符合实际情况;考虑渗流力作用的沉降计算公式相比于附加沉降估算公式在精度上有很大提高,与实测沉降结果较为接近,可作为西北地区地铁基坑降水对周围环境影响的计算公式.     

Temperature field analysis of two rotating and squeezing steel-rubber rollers

Rubber has strong nonlinear viscoelastic characteristic.Under effect of the periodically chan-ging external force, it will show the phenomenon of lagging deformation and mechanical loss, which means deformation lags behind stress changes and the situation of loss of work is caused by the hys-teresis.Loss of work will be transformed into thermal energy and makes the temperature of rubber and the object in contact with it rise, which will thereby affect the dynamic characteristics of the structure.Based on a pair of mutual rotating and squeezing steel-rubber rollers as the research ob-ject, the finite element simulation software Ansys is used in this paper to analyze the temperature field of the structure.As a result, temperature distribution characteristics of two directions are ob-tained.One is squeezing area along the direction of the wall, the other is along the direction of thickness of rubber.Then the influence of the rotating speed and the pressure between two rollers on temperature of rubber is analyzed.The temperature experiment of mutual squeezing contact steel-rubber roller is carried out on the experimental platform via using infrared thermal imager and infra-red thermometer.The experiment data are in accordance with the simulation results on regulation of temperature distribution as well as high degree of similarity on value, which shows the effectiveness of simulation.Research results are of great significance for temperature characteristic analysis of rub-ber structure.     

基于多物理场耦合的非晶合金变压器短路特性分析

非晶合金变压器具有显著的节能优势,但是抗短路能力不足。针对在实际试验研究中非晶合金变压器绕组短路系列故障设置困难问题,本文基于电磁场-结构力场-温度场的瞬态多物理场耦合理论,建立变压器有限元三维模型。仿真了低压侧出口三相短路条件下非晶合金变压器矩形绕组的短路特性,研究了非晶合金变压器发生短路时温度剧烈升高所带来的热应力对绕组形变的影响。并对单独电磁力作用和电磁力热应力耦合作用下的绕组应力和形变进行了对比,计算结果表明热效应会对变压器形变产生较大影响,造成矩形绕组多处严重变形损坏。短路温升是变压器变形损坏不可忽略的因素,同时也是提升变压器抗短路能力中需要重点考虑的问题。     

基于应变监测的基坑钢筋混凝土支撑轴力修正方法

支撑轴力是验证基坑支撑体系安全与否的一项重要指标,对施工期的基坑安全判定具有重要的意义。现场的支撑轴力监测数据反映出明显脱离实际的现象,轴力监测数据常大幅超出实际安全设计值,难以作为施工期安全监测的有效指标。考虑非荷载因素对钢筋混凝土支撑应变数据的影响,选择CEB90模型为例,进行应变的修正,给出相应的计算理论和方法,并对实际的支撑监测数据进行轴力修正,对比修正前、后轴力变化。结果表明：非荷载因素对轴力监测有很大的影响,现场钢筋混凝土支撑轴力监测应该考虑非荷载因素进行修正。     

考虑变形影响的基坑动态支护设计

基坑支护设计中,设计人员面临的最大问题就是土压力的计算,不同的设计规范之间对于土压力的计算有较大的差异造成设计结构不够准确、统一。而且,由于土压力受很多因素的影响其大小并不是一成不变的,对基坑支护的安全形成重大的隐患。本文针对土钉支护的基坑,考虑了基坑开挖过程中的基坑位移及土钉支护结构的变形量对土压力造成的影响,重新定义考虑基坑水平位移及支护结构变形的土压力的计算及分布形式并结合了实际的工程验证了其在工程上的适用性。     

地铁站深基坑桩撑支护开挖变形

以济南地铁邢村站基坑开挖支护为工程依托,通过理论分析、数值模拟和监控测量相结合的方法,首先在理论方面阐明基坑变形的理论依据,然后利用有限元软件ABAQUS对邢村站基坑开挖的全过程进行了模拟,并结合现场的监测结果,对基坑开挖过程中围护结构的水平与竖向位移和基坑周边的地表沉降以及支撑结构的轴力变化进行了分析。研究结果表明：随着基坑的开挖,基坑顶部呈现出逐渐向坑内运动的趋势,并且随着开挖过程中支撑结构的施加,围护结构整体呈现出向坑内变形的“弓”形分布,在支撑施加的部位,变形明显减小;由于基坑开挖土体的卸荷,围护结构出现隆起变形;地表沉降曲线呈现“U”形分布,并且随着基坑开挖深度的逐渐增加,地表沉降最大值逐渐增大,基坑开挖的影响范围基本在0～20 m内;各道支撑的轴力呈现出逐渐增加的趋势,下部的支撑发挥作用的效应更明显,并且下部支撑轴力大于上部支撑的轴力。     

斜撑支护体系在深厚淤泥区域基坑中的应用

采用有限元分析方法,对佛山市某基坑支护工程施工工况进行模拟,分析开挖过程地表沉降、桩体水平位移及斜撑轴力的变化过程,并与现场监测数据进行对比,为斜撑基坑支护体系在深厚淤泥区的初步设计提供参考。通过单因素分析法,对斜撑斜率与斜撑间距进行了敏感性分析。结果表明:在深厚淤泥区,斜撑对基坑地表沉降的影响范围较为深远;在斜撑的作用下,桩顶水平位移增量得到了有效控制;斜撑在支护体系中承受压力作用,本工程中斜撑轴力最大值出现在本支护段最左侧,斜撑轴力最小值本支护段中间部位;在斜撑倾角增大的情况下,斜撑下方土体因为其距斜撑支撑点的距离更近,坑底隆起曲线有了明显的下降趋势;斜撑间距变化对坑底隆起的影响不大,但斜撑轴力受其影响较为明显,且两者间呈等斜率线性增长趋势。     

软土地基基坑开挖对坑底桩受力与位移影响的时效分析

深基坑开挖卸荷会对坑底工程桩的桩身受力和位移特性产生影响,同时在实际工程中,软土在开挖情况下具有较为明显的蠕变效应,但较少有人研究蠕变对坑底工程桩桩土相互作用的影响。采用两阶段分析方法,第一阶段基于H-K三参量模型推导出Mindlin的时域解,提出了一种用于计算基坑开挖卸荷引起的坑底土体竖向附加应力的计算方法,并进一步解得坑底土体竖向位移场的时域解。第二阶段通过建立桩身控制方程,利用有限差分法得到开挖卸荷后考虑坑底土体蠕变变形的单桩非线性分析方法。研究结果表明,得到的时域解能够较好地反映软土基坑开挖条件下考虑土体蠕变变形时坑底单桩的桩身轴力和位移特性发展趋势,为相关工程提供参考。     

降雨影响下紧邻桥梁软土基坑围护结构受力变形研究

某基坑受连续降雨影响,基坑围护结构及其紧邻桥梁桩基受力变形影响较大,施工安全风险大增。为此,本文基于饱和与非饱和土体强度参数变化规律和线性内插法对坑内土体力学参数进行计算,结合现场实测数据,采用有限元模拟分析了坑内降水及开挖所引起的围护结构受力变形规律及紧邻桥梁桩基变形规律,并探讨了降雨时长对基坑围护结构变形影响。结果表明,基坑开挖至坑底,围护结构发生“踢脚”大变形,易引起第一道混凝土支撑受拉脱落,最大水平位移发生在围护结构底部;桥梁桩基减弱了因开挖引起的基坑周围土体滑移,造成围护结构两侧受力不对称,导致其远离桩基侧变形过大;降雨引起坑内部分土体软化,使得围护结构水平位移进一步增大;在基坑非饱和区范围内且降雨强度一定时,围护结构水平位移量随降雨时长呈非线性加速增长趋势。