隧道钢拱架支护的失稳破坏分析与对策

针对隧道支护使用钢拱架存在的靠增加钢拱架数量提高支护系统承载力的做法,结合工程实例分析隧道支护中钢拱架失稳破坏的形式及原因——钢拱架因为侧向刚度低而发生弱轴平面内的扭曲失稳。指出采取增设钢拱架之间的适当连接,增加其相互约束,可提高钢拱架弱轴平面的抗弯刚度。这是隧道支护设计与施工中提高钢拱架支护系统承载能力的简单易行的有效方法。这样做有利于充分发挥钢拱架的承载能力,获得良好的工程经济效益。     

六盘山隧道衬砌砼坍塌处治及钢拱架加固

沪霍公路（G312线）宁夏境六盘山隧道突然坍塌,为了尽快恢复安全通行,对该隧道进行了系统检测及成因分析,针对性做出抢修处治决定,但面对地质复杂,地下水丰富,依此状况我们对支护、防水等方面依据实地情况,确定处治最佳方案,采取＂防、排、截＂相结合治水,因地制宜,综合治理的原则进行处治,达到了预期效果。     

公路隧道钢拱架施工技术及质量控制要点

隧道开挖完成后,为了快速控制围岩变形及防止坍塌,应及时进行初期支护.初期支护体系中,钢支撑一般包括钢筋格栅钢架、工字钢钢拱架及H型钢拱架等,其中工字钢钢拱架较格栅钢架的刚度较大、独立承载能力强,加工安装较H型钢相对简单方便,因此应用最为广泛.目前,公路隧道以新奥法为理论支持,最主要的一种初期支护形式为锚杆、钢拱架、钢筋网片及喷射混凝土形成联合支护体系.本论述重点就钢拱架的标准化加工、施工安装及质量控制方法进行分析探讨,为相关施工提供参考.     

Y型支护体系变形特性及结构稳定性研究

针对既有等截面交叉洞室衬砌老旧且为素混凝土结构等问题,开展交叉口的空间支护结构体系研究.根据交叉口空间特征,提出了一种由30工字钢制成的Y型主拱架支护结构.为研究支护体系中钢拱架的变形特征和力学特性,优化支护参数,保证围岩的稳定性,采用荷载-结构法对支护结构进行数值模拟分析.针对结构的薄弱点及30工字钢弯制带来的问题,通过对异型钢拱架与正常钢拱架进行抗弯承载力试验,验证异型钢拱架的力学性能.综合考虑围岩开挖轮廓及支护结构稳定性要求,通过设计搭接斜截拱架的方法,以增加支护体系的整体稳定性,并形成了一种新型的等截面交叉口支护体系.最后结合现场量测数据验证新型钢拱架结构的稳定性.     

基于现场监测的原坝子隧道稳定性分析

隧道围岩稳定性分析对隧道安全施工和运营至关重要,采用现场监测方法是判定隧道围岩稳定性最直观的一种方法。以原坝子隧道为工程背景,通过对III、IV、V不同等级围岩初期支护后拱顶下沉和周边收敛进行系统的现场监控量测,研究复杂地质条件下大断面隧道围岩的稳定性,结果表明,隧道拱顶及周边位移一般稳定期为10~15 d,累计沉降量和周边累计收敛量随围岩等级的增大而显著增大,并处于允许范围以内,说明隧道开挖方式和支护方案是科学合理的。研究成果可为类似条件下隧道工程的设计、施工、监测提供参考和借鉴。     

硅藻土地层隧道初期支护力学行为现场试验研究

以杭州经绍兴至台州高铁飞凤山隧道工程为依托,对隧道穿越典型硅藻土地段期间的初期支护结构力学行为进行现场试验研究.测试项目主要包括围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间的接触压力,初期支护钢架应力、初期支护喷射混凝土应变等.测试结果表明：管棚适用于洞口段硅藻土地层,能有效控制洞口段拱顶沉降;而超前小导管适用于洞身段自稳时间短的软弱硅藻土地层,能够改善围岩,控制拱顶沉降.初期支护安全系数随着隧道施工推进而逐渐降低并趋于稳定,此过程可被划分为急剧降低阶段（掌子面通过后0～20 d或0～20 m内）、缓慢降低阶段（掌子面通过后20～40 d或20～30 m内）、稳定阶段（掌子面通过后40 d或30 m以后）3个阶段.型钢钢架及格栅钢架均能适用于硅藻土地层隧道,但型钢钢架有更强的控制拱顶沉降能力,尤其是控制隧道开挖早期较大变形.型钢钢架与围岩之间的接触压力基本在10 d内达到峰值,而格栅钢架在30～40 d达到受力峰值,而后趋稳.相关研究成果可为依托工程及今后类似工程提供参考.     

钢拱架槽钢纵连+三台阶锁脚锚杆炭质软岩隧道施工数值计算与现场试验

针对某高速公路炭质软岩隧道施工病害问题,提出一种钢拱架槽钢纵连+三台阶锁脚锚杆加强支护方案,采用有限元数值计算及现场试验测试方法,探究了开挖施工步影响下初期支护结构受力及变形规律.研究结果表明：采用加强支护方案后,结构最大应力位于初期支护结构拱顶部位,数值计算与现场试验值分别为1.591、1.587 MPa,拱顶沉降的数值计算与测试值分别为9.575、13.670 mm,数值计算与现场试验结果基本吻合,满足结构安全要求;钢拱架槽钢纵连结构整体稳定性较好且内力分布均匀,提高了初期支护结构纵向稳定性,降低了围岩及初期支护结构的不均匀沉降值;三台阶锁脚锚杆由于受到初期支护结构的下沉剪力作用,根部形成弯折,通过横向抗力将荷载传递到围岩中,加强了初期支护结构环向承载力,抑制了初期支护结构的变形与沉降.研究成果可为类似工程提供借鉴参考.     

软岩铁路隧道支护受力及优化分析

以玉磨铁路曼么二号隧道为背景,分析软岩隧道受力特征,以及施作临时仰拱对隧道围岩压力、位移的影响,为以后的工程方案比选提供参考。通过采用数值模拟和现场监测实际数据对比分析的方法,分析了三维隧道围岩、钢拱架的真实受力状态,模拟了有无临时仰拱时隧道的围岩压力和位移变化情况;探讨在软弱围岩地质情况下,有无临时仰拱对隧道应力场和位移场的影响,得出了施作临时仰拱对控制软弱围岩隧道的变形效果比较明显。结果表明:钢拱架右侧受力明显大于左侧,玉磨铁路曼么二号隧道受力不对称,可能存在偏压现象;实测数据与模拟数值变化趋势基本相同,验证了MIDAS/GTS能够有效地模拟隧道施工过程;通过模拟对比分析,施作临时仰拱时拱顶沉降值减小了15.5%,左拱腰位移减小了69%,右拱腰位移减小了66.7%,隧道围岩压力最大值为143.4 kPa,出现在拱顶位置,最大围岩压力减小了6.5%。     

高地应力软岩隧道大变形监测及支护优化

针对高地应力软岩隧道大变形问题,对中国西北地区某高速公路隧道围岩变形监测、钢拱架应力、围岩压力等项目进行现场监测,探讨不同施工阶段围岩的变形规律和受力特点,并通过数值模拟对不同钢架间距的围岩变形控制效果进行对比分析。结果表明:上台阶开挖阶段是围岩变形增长迅速的阶段,上台阶和中台阶开挖导致的围岩变形量占总变形量的70%;初期钢架主要以受压为主,上台阶及中台阶应力均大于下台阶应力,上台阶及中台阶的初期支护承担了更大的荷载,上台阶和中台阶应"快速通过,及时支护";施工时可采用"先让后抗"的方法,适当加大预留变形量以缓解初支压力,当围岩变形速率减缓时,可提前施做二衬;数值模拟表明当初期支护参数采用I22b工字钢,间距0. 75 m,加4 m长锁脚锚杆,可以经济有效地控制围岩变形。研究成果可为类似隧道工程的设计、施工等提供借鉴和参考。     

基于变形资料的拱坝坝肩稳定安全度分析

针对各种可能工况,通过降强有限元法分析拱坝稳定安全储备系数和相应的坝肩变形场,利用人工神经网络强非线性映射的特点,建立稳定安全储备系数和相应坝肩变形场的映射关系,结合坝肩实测变形场,提出基于实测变形资料的稳定安全储备系数分析方法.应用实例表明,该方法有效可行,为利用变形资料评判拱坝的稳定性提供了量化依据.     

钢管拱面内对称加载试验

进行了钢管拱面内 5点对称加载受力全过程的试验 .试验表明 ,钢管拱受力前期以轴压力为主 ,弯矩较小 ,内力分布较均匀 .当加载至分支荷载值时 ,模型拱变形由对称向反对称突然转化 ,结构受力由受压为主向受弯为主转化 .此后 ,结构塑性发展加剧 ,但塑性沿轴线方向的发展速度大于沿截面高度发展的速度 ,最后模型拱达到后屈曲强度而破坏 .     

钢管混凝土拱肋节段模型试验

介绍了茅草街大桥主拱圈1∶5节段模型试验,试验模拟大桥的施工过程,得到了在各种荷载工况下拱顶节段钢管混凝土拱肋的应力分布,并与理论值进行了比较,跟踪实测了混凝土徐变对内力重分布的影响。     

钢管-钢管混凝土复合拱桥静力性能研究

应用经实桥测试验证的有限元模型,以管内混凝土填充长度系数为参数,对钢管-钢管混凝土复合拱的结构内力、截面应力、拱肋挠度、极限承载力和弹性一类稳定系数进行了分析.分析结果表明:复合拱的主要优势在于稳定性方面,管内混凝土填充至L/4处较合适,但应注意变刚度截面应力的控制.     

大跨度钢管混凝土系杆拱桥施工方案研究

大跨度钢管混凝土系杆拱桥在施工过程中结构应力较高、稳定安全系数较小,选择合理的施工方案对于保证结构安全至关重要．通过对丹东月亮岛大桥分析,确定采用硫磺砂浆垫块临时固结承台与拱座、先同时泵送2根下弦管混凝土再泵送2根上弦管混凝土、横梁和桥面板混凝土分段施工等关键过程施工方案,保证了该桥施工过程中的结构稳定和受力安全．该施工方案可为类似桥梁设计与施工提供参考．     

深埋隧道支护结构内力计算方法研究

深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道横截面角度变化的平衡微分方程,获得了围岩压力作用下复合支护结构的内力解析解。根据支护反力与围岩径向位移的关系,推导了初支与围岩、初支与二衬间的围岩压力与位移解析解。结合数值模拟和现场监测结果进行分析,证实了计算方法的可靠性和有效性。最后基于该解析方法,对支护结构厚度和弹性模量进行了参数分析。结果表明:支护结构的厚度和弹性模量与其弯矩正相关,且弹性模量对弯矩影响更大,初支厚度和弹模的变化对围岩压力和径向位移的影响比二衬对其影响更显著。研究成果可为准确预测支护结构任意截面位置的内力提供一定理论支撑。     

郑州黄河公路二桥主桥稳定性分析

以北京至珠海国道郑州黄河公路二桥主桥为研究对象,采用ANSYS有限元分析程序,建立了该下承式钢管混凝土拱桥的空间有限元计算模型,计算了该桥的稳定安全系数,对桥梁的失稳特征进行了分析,计算结果表明,该桥梁的稳定性满足要求计算结果可为该桥的施工以及使用阶段的桥梁健康检测和维护提供参考。     

大跨度钢桁拱施工阶段空间受力特性分析

根据大跨度钢桁拱的施工特点和施工工艺,对朝天门大桥进行施工阶段静动力分析,探讨了大跨度钢桁架拱桥施工阶段的空间静动力特性,验证了拱上吊机悬臂拼装法施工的可行性.     

钢管-钢管混凝土复合拱桥的车桥共振分析

在福鼎山前大桥动载试验的基础上,建立了桥梁—车辆相互作用的力学模型,应用有限元分析的方法计算山前大桥的车辆振动效应,并讨论了车辆行驶速度和桥面平整度等对该型桥梁冲击系数的影响