通用管片接头荷载试验研究

隧道衬砌圆环接头对管片的整体刚度、强度和防水等起着控制作用,同时也是管片整体结构的薄弱处.采用直接头形式对衬砌接头进行正、负弯矩荷载试验,得到隧道管片通缝和错缝拼装情况下接头的抗弯性能M-θ曲线、接头转角及张开量等,研究通用管片接头的抗弯能力和刚度系数,验证了设计的可靠性.     

双层衬砌输水盾构隧道鲁棒性设计方法

双层衬砌输水盾构隧道设计需要考虑其施工过程及受力特性,同时地层的不确定性也影响结构的安全性能. 为此结合双层衬砌输水隧道的受力特点,基于极限状态设计原则,采用两阶段法分别计算外衬单独承担外压及内外衬共同承担内外压两种受力状态,对截面受力、收敛变形及最大裂缝宽度均加以安全性约束,建立了双层衬砌输水盾构隧道横断面鲁棒性设计方法及流程,并结合实际工程案例进行了结构设计参数的优化. 研究表明：鲁棒性设计方法综合考虑隧道建设成本及结构对外部参数变异的敏感性,引入约束多目标优化算法可以获取完整三维Pareto前沿面. 采用赋权重的方法统一两种极限状态下的鲁棒性指标,可以实现成本-鲁棒性的二维优化 . 通过将隧道分段并提取典型断面优化的方式可有效解决纵向不同区段参数变异性较大的问题,保证掘进中的参数统一及隧道安全.     

南水北调中线穿黄隧洞工程盾构施工关键技术

南水北调中线穿黄隧洞工程盾构施工具有地质条件复杂、大埋深、高外水压力、长线路、大直径等施工特点及其相应的技术难题.经过在施工实践中的创新与实践,在泥浆配置技术、掘削面稳定控制技术、突破规范的壁后注浆技术、高外水压力条件下的盾构施工防渗技术、端头地层加固技术、大埋深/高外水压力下的带压进舱技术、盾构掘进姿态控制技术、精密的长距离竖井联系测量技术、长距离泥水输送技术、大坡度盾构掘进技术等方面取得了突破与进展,确保了工程的顺利实施.穿黄盾构工程的各项技术指标均达到了理想的效果,相关工程施工技术可供类似工程参考和借鉴.     

列车撞击荷载下盾构隧道双层衬砌管片结构的动力响应特性

通过建立三维列车编组撞击有限元模型,获得不同列车编组、列车行驶速度、斜向撞击角度下列车的脱轨撞击荷载时程曲线。采用HHT时间积分法和混凝土塑性损伤模型,研究双层衬砌在不同列车撞击速度和撞击角度下,管片衬砌的应力、变形、速度、加速度、拉压损伤因子及损伤面积等动力响应。研究结果表明：列车撞击荷载主要与列车行驶速度、斜向撞击角度以及列车编组数量有关;撞击力时程曲线在一定条件下出现第2个峰值,动力响应随着列车撞击速度和撞击角度的增大而增大,受拉损伤平均值及其最大值均大于受压损伤平均值和最大值,得出拉压损伤与撞击速度和角度的相互关系。     

盾构输水隧洞复合衬砌计算模型

通过分析现有的复合衬砌计算模型,指出双层框架模型在复合衬砌结构受力分析时存在的不完善之处。为能反映外管片已发生的变形对管片与内衬二者相互作用的附加影响,提出一种新型的计算模型即实体叠合计算模型。针对实体单元建模,管片接头处理复杂的特点,提出一种模拟管片接头的简化模型;根据内、外衬砌接触界面处理方式的不同,建立了4种内、外层衬砌相互作用模型。利用上述模型对青草沙原水过江隧洞典型断面进行分析。研究结果表明：实体叠合模型计算所得的管片与内衬的内力、变形的变化规律与已有的实测数据规律相吻合,模型计算结果可为设计提供参考。     

盾构隧道双层衬砌结构弯矩分配的解析模型

考虑盾构隧道双层衬砌结构中二次衬砌的结构性功能,研究盾构隧道双层衬砌结构弯矩分配特性,推导了弯矩分配比例的解析表达式。并采用有限元方法数值模拟了盾构隧道双层衬砌结构3个典型的例子,将解析解与有限元数值模拟结果相比较,验证了所推导解析解的正确性。研究表明,二次衬砌混凝土的所分担总弯矩与初次衬砌管片所分担总弯矩的比,近似等于各自截面惯性矩的比。在常规设计的双层衬砌厚度条件下(管片厚度h_1=0.5m,二次衬砌混凝土厚度h_2=0.2m),初次衬砌管片所分担总弯矩94%以上,而二次衬砌混凝土所分担总的弯矩仅仅占6%以下,二次衬砌对结构的承载能力贡献较小。     

深埋排水盾构隧道接头铸铁件力学性能试验

为研究适用于深埋排水盾构隧道的高刚性管片接头铸铁件,对2种型式的高刚性盾构管片接头开展了正弯矩试验,分析了不同型式铸铁件的力学性能及高刚性接头的破坏模式.研究表明,高刚性接头在正弯矩承载时的破坏模式与大偏压受力截面类似,首先螺栓或铸铁件屈服,随后受压区混凝土压碎、接头破坏.若接头铸铁件刚度充足,接头破坏时铸铁件无变形、螺栓屈服,接头承载力较高,且铸铁件锚筋全部受拉,锚筋的锚固作用得以充分发挥;若接头铸铁件刚度不足,接头破坏时铸铁件变形5mm、螺栓未屈服,接头承载力较低,且铸铁件锚筋部分受拉、部分受压,锚筋的锚固作用未能充分发挥.     

盾构衬砌管片环向接头刚度解析法及参数研究

基于接头断面的不均匀变形、接头细部构造分析在正、负弯矩作用下接头分离前后的力学特性,分别给出管片环向接头的抗拉刚度和抗弯刚度在接头分离前后的非线性解析公式,以及接头抗压刚度和抗剪刚度的线性解析公式。在此基础上,得到不同管片厚度和螺栓等级工况下线性接头和非线性接头模型的转角与弯矩的关系,并对线性接头模型和非线性接头模型的内力和变形特性进行对比分析。研究结果表明：在接头分离前,其抗弯刚度随管片厚度增大而增大;在接头分离后,接头抗弯刚度急剧减小,但不同管片厚度下的接头抗弯刚度分布规律大致相同;随着螺栓等级提高,接头分离时的突变转角与弯矩逐渐增大;在正弯矩作用下各等级螺栓的弯矩增量比负弯矩作用下的弯矩增量大,但各等级螺栓的转角增量要比负弯矩作用下的转角增量小;在荷载作用下,隧道管片弯矩随螺栓等级提高而逐渐减小;螺栓等级提高对线性与非线性模型的轴力影响较小,管片厚度变化对线性和非线性模型的剪力影响较小,但线性和非线性模型管片的剪力随螺栓等级提高而减小。     

隧道工程中二次衬砌施工技术分析

本文主要结合某隧道工程的合同段内案例,对该项目的隧道主洞正常段二次衬砌的施工技术的运用做了探讨和阐述。     

盾构隧道纵缝接头极限状态试验研究

纵缝接头对盾构隧道衬砌结构的变形和内力起控制作用,且不同受力状态下的盾构隧道接头的力学性能差异较大。基于1:1的纵缝接头正、负弯矩荷载试验,通过加载接头至极限破坏,获得了纵缝接头在轴力和弯矩共同作用下的接缝张开、接头挠度、螺栓和管片混凝土的应变。根据连接螺栓、密封垫和管片混凝土的工作状态,确定了纵缝接头的使用状态极限;根据接头最终破坏的变形和承载状态,确定了纵缝接头的承载能力极限。最后,在对比试验结果与设计结果的基础上,研究了现行安全系数设计方法的安全储备。     

下穿黄河盾构隧道管片衬砌结构受力特征模型试验

针对兰州地铁穿河段盾构隧道穿越强透水砂卵石地层和承受较高外水压的特点,首先研制了外水压加载装置,该装置在衬砌模型内部创造了一个封闭的负压环境,通过控制模型内外气压差来实现外水压的等效加载,同时结合隧道-地层复合模拟试验系统开展了几何相似比为1∶10的室内模型加载试验,实现了土压和水压的分别控制加载.研究了水压、土压、土体侧压力系数及拼装方式对管片受力特征的影响.研究结果表明,随着水压的增大,管片轴力明显提高,弯矩略有减小,偏心距则明显降低;随着隧道上覆土压的增大,管片衬砌结构的轴力、弯矩、偏心距均呈增大趋势,但总体上量值变化较小;在水压一定时,覆土厚度的增加对管片弯矩的影响越来越大,而轴力变化速率均比较稳定;正常水压条件下,随着土体侧压力系数的增大,管片衬砌结构的轴力增大,弯矩减小,偏心距减小,随着水压的增大,侧压力系数对于管片结构受力特征的影响越来越小;错缝拼装情况下,管片内力在部分环向及纵向接头处会产生较大突变,且管片内力较通缝拼装情况大.     

地铁盾构管片弯曲变形特性试验研究

介绍了北京地铁五号线工程盾构管片的抗弯能力试验,根据试验数据对管片的抗弯能力做了分析,给出弯矩与变形能力曲线,并对管片弯曲能力计算方法做了理论分析,通过试验数据与理论计算结果比较分析,给出工程用弯曲能力计算公式.     

膨胀性土层盾构隧道衬砌管环计算模型

针对膨胀性岩土地层围压改变对盾构隧道衬砌管环内力和位移的影响,分析不同膨胀地层分布下隧道膨胀接触压力分布特征,建立考虑膨胀荷载的盾构隧道荷载-结构力学模型,运用力法推导不同膨胀荷载模式作用下衬砌管环内力解析解,并结合工程实例进行计算分析.研究结果表明,膨胀荷载对衬砌管环内力影响显著,不同膨胀荷载分布模式作用下衬砌管环内...     

盾构隧道装配式管片接头三维有限元分析

根据Saenz公式将混凝土本构模型简化为双折线线性强化弹塑性模型,推导了混凝土弹塑性参数的计算公式．应用大型结构分析有限元软件Alogr对装配式管片接头进行三维线弹性和弹塑性有限元分析,得到了混凝土应变、接头位移、接缝转角、螺栓拉力等计算结果,并将有限元计算结果与接头荷载试验测试结果进行了对比．研究表明,有限元计算值与试验值两者的变化规律是一致的,计算结果在反映结构应力／应变分布规律方面有重要参考作用．     

混凝土轴心受压柱的可靠性研究

对混凝土轴心受压柱进行了非线性分析,并应用可靠度理论分析了混凝土轴心受压柱的承载力影响因素。通过可靠性分析,建立了在满足可靠度水准β＝4．0的钢筋混凝土轴心受压柱的设计φ曲线,该曲线对混凝土轴心受压柱的设计具有指导意义。     

盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析

从基于敏感度分析的风险因子识别入手 ,重点讨论了盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析的梁 -弹性铰-地基系统结构分析计算简图、风险评估矩阵和基于一次二阶矩法的灾害事件失效概率的计算 ,提出了盾构隧道管片衬砌结构稳定性风险分析的基本思路和整体框架 (RAST法 ) ,并给出了某盾构隧道衬砌结构稳定性风险分析工程实例     

超前预注浆在引黄工程隧洞工程中的应用

通过介绍引黄工程北干线1号隧洞工程1标高外水且涌水量大的地下洞段中超前预注浆施工情况.从超前预注浆施工方案的选择、具体施工工艺和灌浆效果等方面进行了详细的论述,并对超前预注浆施工在节理裂隙发育透水性强洞段的优越性作了阐述.     

双梁龙门起重机在水平载荷作用下强度与刚度分析

双梁龙门起重机结构是一个由主梁、支腿及横梁等组成的空间结构,精确地计算这一结构在水平载荷作用下各部仵的内力与位移是很困难的,通常将这一超静定结构简化为静定结构分析,其结果是不精确的。本文以整个结构作为计算模型,并推导出一整套在水平载荷作用下结构内力与位移的计算公式。公式的形式比较简单,精度也较高。     

港口集装箱起重机平均风荷载试验研究

以某港口65 t-65 m集装箱起重机为研究对象,在风洞中对其1∶50缩尺比的刚性模型进行了测压试验.试验在均匀风场和B类风场中进行,并考虑了工作和非工作这两种状态.给出了起重机主要构件在360°方向范围内的杆体型系数;对其分析表明,最不利风向并不一定出现在主轴方向.试验获得的杆体型系数可供起重机设计参考,也可用于修订规范时参考.     

斜向水平荷载作用下钢筋混凝土柱受剪承载力有限元分析

为研究钢筋混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力和破坏机理,采用混凝土三维亚弹性正交各向异性本构关系模型(既适用于比例加载又适用于非比例加载)和旋转型弥散裂缝法(旋转裂缝垂直于主拉应变方向),应用非线性有限元法进行分析,并与试验值进行了比较.结果表明:计算值与试验结果吻合较好;斜向水平荷载作用方向对矩形截面不等肢配箍钢筋混凝土框架柱受剪承载力的影响符合椭圆规律.