某城际铁路车站天桥主动托换施工方案

为解决城际铁路钢箱梁天桥桩位跨径变化后托换施工的若干关键技术问题,采用主动托换支架结构、PLC同步顶升主动托换、钢箱梁横隔板底部局部加固等关键技术,提出一种可靠的主动托换施工方案,并采用有限元软件分析PLC顶升时结构的力学行为。研究表明,实施主动托换后,桥梁上部结构的传导路径变为上部结构→桥墩→托换支架→地面,原有桥墩在人为截断后不再承受来自桥梁上部结构的荷载,可有效解决上部结构的受力托换问题;相比于被动托换中原桥墩截断瞬时转换荷载传递路径,主动托换通过可控制千斤顶分级加载、顶升过程和可补偿被动托换时托换柱受荷载作用之后的弹性压缩,使荷载传递路径转换更为平稳,从而有效保护桥梁结构。     

砌体房屋平移中砖柱托换节点受力性能分析

托换节点的可靠性是保证房屋整体平移安全的重要因素之一.为研究砖柱托换节点在平移过程中的受力性能,以某保护建筑为例,采用ABAQUS有限元软件建立了平移工程中砖柱托换节点的有限元模型,分别对采用高性能水泥复合砂浆钢筋网(HPFL)加固的托换节点和未加固的托换节点的受力和变形性能进行分析,同时结合现场监测数据对有限元结果进行对比分析.结果表明,采用HPFL加固方式能有效提高砖柱托换节点的承载力和变形能力,有效抵抗平移过程中各种不利作用,该加固托换方式是安全可靠的;实际监测结果与模拟结果吻合较好,证明了该模拟方法的可行性.     

某隧道桩基托换分析

在隧道穿越高层建筑桩基础的情况下,为了保证既有建筑物的安全使用,需要采用桩基托换的施工方法对建筑物基础进行加固处理。某隧道施工中采用梁式托换和通过隧道内超前注浆加固围岩及结构加强等措施处理。本文利用有限元软件对托换时的桩体以及托换梁进行了模拟和应力应变分析,并将分析结果与实际监测应变数据进行了对比,计算结果与实测结果非常一致,表明分析方法对设计和施工具有参考价值。     

托换技术在地基加固中的应用

作为地基加固处理的一种方式,托换技术在土木工程建设中具有举足重轻的作用。本文主要介绍桩式托换、灌浆加固托换以及基础加深加宽托换的托换机制及其适用范围,旨在表明托换技术主要是在受制于构筑物地质环境、结构功能要求、重要程度的基础之上的一种较为复杂的综合施工技术。     

隔震加固用钢-砌体组合托换梁的墙梁效应有限元分析

提出一种用于既有砌体结构隔震加固的钢-砌体组合托换梁.针对托换梁的特殊支撑形式和梁构造形式,采用ABAQUS有限元软件分析支撑形式和托梁构造形式对托梁及墙体受力的影响.结果发现:与一般固定支座的钢筋混凝土墙梁相比,采用隔震支座作为支撑的钢-砌体组合墙梁,上部墙体除可能发生局部受压破坏外,还可能发生斜拉破坏;托梁与上部墙体的共同工作的效应会有明显减弱;托梁的构造形式对墙梁效应的影响比支座形式更显著.同样的墙体荷载作用下,隔震支座上的钢-砖砌体组合托换梁的弯矩增加约30%～35%,轴力减小约20%～25%.因此,此类梁不能直接按一般钢筋混凝土墙梁进行内力计算.     

在役连续刚构桥顶升技术及应用

以某连续刚构桥顶升改造为背景,采用施工过程仿真分析方法,研究了顶升不同步性对上部结构承载力、支点反力的影响及顶升过程中原桥墩、临时墩荷载变化对承台、桩基内力的影响,并提出桥梁顶升施工方法、步骤和顶升过程的监测控制方法。研究结果表明:顶升施工过程中,下部结构最不利主拉应力仅为1.15 MPa,最大主压应力仅为4.72 MPa,临时墩最不利水平变位仅为1.57 mm,应力与变形均满足要求;但上部结构承载力不足,需采取体外预应力加固补强措施。应用结果表明,桥梁顶升施工技术工期短、造价低,不影响桥下通行,可以明显改善桥梁使用性能。     

大跨度平板钢网屋架结构整体提升施工过程力学分析

目前国内建成的钢网屋架多为曲面结构或网架与桁架的组合结构,施工方法主要采用高空散装法、分条分块安装法、高空滑移法、整体吊装法等技术。对于场地狭小、施工干扰大、网架跨度大的平板结构钢网屋架多采用整体提升或顶升法施工,这两种施工方法的特点是施工功效高、成本低,钢网屋架区部受力敏感、变形控制难度大。因此采用这两种方法施工时要对网架结构的施工受力情况进行精确的验算,对薄弱部位合理的加固,以减小施工变形,以确保施工质量。本文以某客车整备棚平板式钢网架为工程实例,研究平板结构钢网屋架整体提升时的吊点设计和施工过程的受力情况,合理的设计了9处提升吊点,计算了施工过程中网架的节点的位移、杆件的受力和应力情况,依据计算结果对薄弱杆件进行更换和加固,最终顺利完了钢网屋架的施工。     

抱箍承载力的有限元分析及试验研究

抱箍作为施工过程中主要的承重构件,目前的研究对其分析和设计仍不充分.针对最常用的2个半圆形拼装而成的圆形抱箍,采用有限元分析和实验验证,对抱箍的应力分布、破坏形式和极限承载力进行验证.结果发现:抱箍的理论计算公式较为合理,据此设计的抱箍强度满足要求,但可能会发生抱箍与柱之间的橡胶垫层破坏、抱箍与柱发生较大相对位移而失去承载力.因此,为保证抱箍安全,建议在实际工程设计时,外荷载乘以1.5的安全系数,或者取抱箍与钢柱的摩擦系数为0.2,并在施工过程中检测抱箍与柱的相对位移,容许相对位移量为1 mm.     

某砖混结构中托墙梁的受力体系和力学分析

本文依托某砖混结构商业办公用房的加固改造工程,采用墙梁托换技术对原结构进行加固改造,利用有限元软件Ansys对框架梁和考虑墙梁共同作用下托墙梁的挠度变形和应力进行分析.通过对比发现,在控制荷载、约束相同的情况下,考虑墙体作为受力体系一部分时,应力和变形都大幅度降低,其受力原理既是墙体和托墙梁形成拱结构.而在实际工程计算中,一般结构设计和验算都是按照不考虑墙体的结构体系进行设计,即把墙体作为荷载施加在结构体系上的,所以往往都是偏安全的.工程采用的墙梁托换技术,实用、经济、简单、可靠.     

城市立交桥桩基托换对桥台基础变形

城市立交桥桩基托换不可避免的会对桥台基础的沉降变形产生较大影响。本研究依托郑州市黄河路立交桥F匝道桥台桩基托换工程,利用ABAQUS有限元软件,建立主动托换结构的三维实体有限元模型,通过数值模拟得出主动托换过程对立交桥桥台新旧基础沉降的影响规律,并与现场监测数据对比,模拟结果与现场监测数据基本一致。分析结果表明:沉降影响最大位置在托换梁中部偏西南方向,应加强此区域位置的监控;整个过程位移控制良好,待稳定后可进行后续施工。本研究结果可为类似桩基托换工程的设计和施工提供借鉴和参考。     

矩形顶管掘进地层变形规律数值模拟研究

矩形顶管具有高利用率、扰动小、造价低等优点,被广泛应用于浅埋地下工程施工中。目前的研究大多利用力的控制,不能够对地表沉降进行准确预测。基于此,依托苏州某矩形顶管项目,利用“位移控制法”实现顶进全过程数值模拟;在充分考虑管土摩擦作用和超挖地层损失影响下,分别利用“罚函数”法和“等代层”法进行模拟,建立矩形顶管三维动态数值模型,研究顶管施工对地表横向和纵向变形的影响规律。在此基础上,进一步研究摩擦系数、内摩擦角以及黏聚力等敏感性参数对地表变形的影响规律。结合工程实测数据,验证数值计算结果的正确性。研究结果表明：顶管掘进过程中掌子面前方土体隆起,后方沉降,顶管施工完成后地表横向呈现整体沉降,沿中轴线对称分布,地表变形与摩擦力成正比,与土体内摩擦角、黏聚力成反比。     

黄土地层雨水管道施工对既有下卧地铁变形的影响

为探究基坑开挖和顶管施工共同作用下下卧隧道结构的响应规律,以西安兴善寺东街雨水管道工程为背景,采用数值模拟和实测数据分析相结合的方法对比分析采用明挖法和顶管法两种不同施工方式施工时下卧隧道变形规律,利用正交试验法研究基坑开挖和顶管施工共同作用时下卧隧道隆起量影响因素。结果表明：下卧隧道沿纵向5倍基坑开挖宽度内结构的隆起变形受基坑开挖影响较大,且基坑开挖卸荷使下卧隧道结构发生不均匀变形。左隧道拱顶最大隆起量为4.13 mm,拱腰最大收敛值约为0.55 mm,结构易发生扭转变形;右隧道拱顶最大隆起量约为3.19 mm,拱腰最大收敛值约为0.24 mm,结构易发生竖向拉伸变形。采用顶管法施工可以减少下卧隧道的变形量,实测数据表明顶管施工会使下卧隧道产生横向收敛,最大为1.7 mm,实际工程中应注意控制既有隧道结构的横向变形。基坑开挖和顶管施工共同作用时,各因素对左右隧道的影响程度不同,左隧道的隆起量主要受基坑开挖卸荷作用影响,右隧道的隆起量主要受顶管施工的顶推作用和开挖卸荷作用影响。同时应注意各因素之间不一定是相互独立的,需要考虑因素组合对下卧隧道隆起量的影响。     

复杂曲线钢槽梁跨线顶推施工关键技术: 以响堂铺2号大桥为例

响堂铺2号大桥位于丘陵山区,其下侧需跨既有高速,主梁整体线形呈S型,施工难度较大。其中第一联主梁采用钢-混组合结构,下侧钢槽梁采用步履式顶推施工工艺,临时支架设计为非对称布置。针对此情况,为确保钢槽梁顶推施工的安全性、可靠性,分析了钢槽梁顶推施工的路径以及千斤顶摆放的位置后,通过多种有限元模型的搭建,以顶推过程中的梁体应力及变形模拟计算为依据,为钢管支架结构进行了抗剪优化,并设计出降低主梁弯矩的同时仍可在汇交138°的垫梁及支架上进行落梁的钢导梁。在施工时采用优化后的主梁同步顶推系统对S型主梁进行连续顶推,而提出的导梁上墩保障措施,主梁临时锁定、横向旋转、线形保障等措施在确保施工过程安全性的同时,亦可保障主梁线形的完整平顺。此外现场监测方案,采用几何监测与物理监测相结合的方式,使得实测值与理论值一致性良好,并以此进一步提高施工质量和大桥生命周期内的服役能力。该项顶推施工技术丰富了复杂情况下的桥梁施工技术,也可为今后类似的跨线、S型主梁、钢-混组合梁桥的顶推施工提供参考。     

Application of ANSYS 3D FEM in Studies of Surface Deformation Caused by Pipe Jacking

By using site observation data and establishing 3D model using ANSYS software,this paper has discussed the strain change of stratum stress during process of jacking-in and the im-pact of machine head on ground surface under different frontal resistances. Analysis of the two cases shows that soil pressure reaches its maximum point when the soil is right above machine head,and soil stress will gradually decline when machine head passes over it. It also shows that impact brought by pipe-jacking construction on stress change of the surrounding soil is limited. The thesis suggest that road surface should be consolidated and soil condition be improved before construction to prevent loss and disaster caused by road surface deformation,jacking force can be increased so that jacking efficiency can be enhanced when ground stratum is well filled with soil,but the frontal resistance facing machine head should be equal to surrounding soil pressure in order to avoid rise of ground surface.     

福建省某高速公路匝道桥梁体顶升有限元程序分析

应用有限元分析软件ANSYS建立了桥梁结构的有限元模型,模拟梁体顶升施工过程中箱梁本身及墩体的受力变形情况,对梁体顶升施工现场尺度的把握提供指导,增强了监测的目的性。     

顶管施工模型试验系统研发与应用

针对顶管施工产生的施工扰动问题和现有模型试验设备的不足,研发对管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率能进行精确控制的室内顶管模型试验系统,并以海口给排水管网改扩建工程为背景,通过管线预埋的方式研究近间距顶管顶进对既有管道和地表竖向变形的影响.研究结果表明:研发的室内模型试验系统可以精确控制管壁注浆压力、土仓压力和土体损失率,试验系统得到的数据正确可靠;顶管顶进时会对既有管道产生附加应力,但附加应力远小于围岩应力,实际现场中无需考虑附加应力对管片承载的影响;现场顶进施工需对机头的切削速率和顶进速率进行协同调控,且严格控制出土速率,从而实现对地表竖向变形的有效控制.可为今后现场平行顶管施工提供有效指导.     

砂卵石地层顶管施工地表塌陷成因与处治技术

湘江排水口整治工程设计的顶管施工是在粉质粘土为主的地层中进行,为确保施工和周围建筑物的安全,须采用泥水平衡理论,严格控制管道周围的土体扰动和地表产生大变形.而实际施工到W13~W15井位之间D1800顶管全部位于砂卵石地层中,在施工过程中监测到地表最大沉降量达到457.4 mm,部分地段已经冒顶地表出现塌陷.结合地层重新勘探结果,对施工引起的地表变形机理和原因等进行了总结分析.并提出了在顶管两侧设计止水帷幕、区段中间注浆加固并回填的处治措施,同时在W13~W15顶管区间新增一个工作井缩短顶管距离.在后续顶管施工过程中对地表沉降进行监测,结果表明地表沉降在可控制范围内,确保了施工和周围环境的安全.     

浅层顶管施工引起地面沉降的预测

在软土地层中顶管施工所引起的地面沉降常常会造成邻近建筑物和地下管线的移动甚至破坏－ 通过对土与顶管的受力及变形的分析,在施工前预测特定顶管工程可能引起的地面沉降的幅度及其形态－ 理论分析和现场实测显示,顶管施工时管节周围土的运动是三维的－ 建立了处理上述三维问题的简便计算方法－ 基于半解析元法将顶管施工中三维土运动问题转换成一维数值计算－ 在轴向离散而在环向和径向取解析函数,建立了半解析单元的位移函数－ 给出了包括位移函数、刚度矩阵和荷载矩阵在内的理论分析过程－ 计算结果表明,半解析元法对于计算顶管施工中的地面沉降是行之有效的方法－ 根据分析与计算结果得到一些有价值的结论,包括结构与土的相互作用而言,顶管管节相当于隧道的衬砌－ 虽然顶管施工引起的地面沉降的沉降槽也近似于误差曲线,由于土的粘塑性变形,地面沉降的幅度在施工过程中是变化的－