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     

基于失效树的连续刚构桥体系可靠度研究

文章讨论了针对连续刚构桥破坏机理和失效准则,采用失效树的方法进行桥梁体系可靠性分析;运用全局临界强度分枝-约界准则识别结构体系主要失效模式,以JC法计算各主要失效模式的可靠指标,结合失效模式的相关性,提出了连续刚构桥体系可靠指标计算流程。以某连续刚构桥为例,分析了不同构件的失效类型及失效顺序,绘制了相应失效树图形,计算了连续刚构桥主要失效模式的可靠指标、失效概率及桥梁结构体系可靠性。研究结果表明各失效模式间的相关性非常高,主梁比桥墩更易失效,给出的连续刚构桥体系可靠指标计算流程可以全面反映连续刚构桥体系失效问题。     

施工期隧道喷混凝土支护安全性评价

隧道施工中,利用支护位移的监控量测数据及时地进行支护结构的安全性评价是隧道动态设计的关键,对保证隧道结构的安全具有重要意义.在隧道监控量测参数中,由于支护位移测量方便、花费低和可信度高,在工程实践中被广泛采用.本文欲以隧道施工中喷混凝土支护的量测位移为基础来建立一个隧道结构的安全性评价方法.文章给出了支护结构截面失效的功能函数及计算支护内力的计算公式,讨论了基本随机变量的概率特征,叙述了通过测量位移计算可靠指标的步骤.在此基础上进行了实例分析,总结了所提方法的特点,并给出了今后研究工作的建议.本文方法可用于施工期隧道喷混凝土支护的安全性评价,具有较好的理论和实用价值.     

干缩和徐变对隧道喷射混凝土支护安全的影响

针对以位移为基础的隧道支护结构安全性分析方法,探讨了喷射混凝土的收缩和徐变变形对隧道安全性的影响.根据喷射混凝土的干缩和徐变特性,推导了考虑干缩和徐变时支护内力的计算公式,给出了支护结构截面失效的功能函数,并进行了工程实例分析.结果表明,研究工作提高了施工期隧道喷射混凝土支护安全性评价位移方法的计算精度.     

隧道素砼衬砌结构的极限状态

讨论了隧道素砼衬砌结构的失效模式,提出了隧道衬砌结构的承载能力极限状态及正常使用极限状态的表达式．     

考虑多失效模式老龄平台结构可靠性分析

针对老龄平台结构存在的多种退化失效因素,综合考虑疲劳失效、腐蚀失效和静强度失效这3种失效模式,建立每种失效模式的可靠度模型,并相应给出可靠度计算方法.通过相关系数研究任意两种失效模式之间的相互影响,进而提出两种计算3种退化失效模式全耦合作用下可靠度的方法:一是根据O. Detlevsen窄界限理论计算可靠度指标上、下限,二是通过将疲劳裂纹扩展和腐蚀退化引起的总抗力衰减引入静强度退化失效模型中,得到3种失效模式的耦合失效概率.实际算例结果表明:在不同服役阶段构件具有不同的主导失效模式;任意两种失效模式的耦合可靠度均低于单一失效模式的可靠度,3种失效模式耦合可靠度最低.     

行星齿轮传动的共振失效概率

基于2K-H直齿行星齿轮传动随机模型,研究了行星齿轮传动的模态数字特征和共振失效问题．采用理论分析方法将行星齿轮传动的模态灵敏度与随机结构的模态数字特征计算相结合,给出了行星齿轮传动的3种不同振动模式固有频率数字特征的计算方法;基于相位调谐理论,将行星齿轮传动的共振划分为扭转共振模式、平移振动模式和行星轮共振模式,给出了由3种模式的共振导致的行星齿轮传动失效概率的计算方法及其动态仿真,并提出了基于相位调谐理论和共振失效概率计算的行星齿轮传动动态设计原则．     

基于可靠度指标的匀质杆件结构优化设计

以结构可靠性分析和结构优化理论成果为基础,推导得到匀质杆件结构在特定失效模式下的功能函数,给出这一特定失效模式下结构可靠度指标的计算方法.将结构的可靠度指标作为结构优化设计的控制参数,得出优化问题的数学模型,实现杆件结构系统基于可靠度指标的优化设计.通过算例证实了所提出方法用于刚架的正确性与一般通用性.     

地下工程管片密封橡胶承受高水压作用的力学分析

水膨胀橡胶是一种新型防水材料 ,具有优良的止水性能。但止水橡胶在深水工程中的受力分析和破坏模式却很少研究。主要阐述了深水条件下膨胀橡胶的止水机理 ,从接面压力和材料力学特征分析了止水橡胶结构失效的 3种模式 ,从而给出了止水橡胶的计算模型。该模型在计算中充分考虑了 3种失效模式 ,并结合工程实例进行了具体的计算分析 ,对指导深水工程防水设计具有较高的参考价值     

一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法

传统的结构体系可靠度分析方法依赖于结构失效路径的分枝和约界技术,导致主要失效模式难以识别、体系失效概率计算工作量巨大.鉴于此,本文结合弹性模量缩减法和随机有限元法,提出了一种不依赖失效路径的结构体系可靠度分析方法.首先利用随机有限元法计算结构的随机响应量,据此定义单元承载比和基准承载比,以判别结构在不同受力状态下的高承载单元.然后利用变形能守恒原理建立结构内力重分布和损伤演化模拟的随机弹性模量缩减法,进而根据塑性极限状态下高承载单元的弹性模量缩减幅度确定结构主要失效模式,并利用多失效模式的联合失效概率计算结构体系可靠度.研究表明,该方法消除了传统方法中潜在失效路径对主要失效模式识别和失效概率计算的干扰,能够取得更高的计算效率和精度.     

大断面深埋高水压盾构隧道实测内力反算与分析

结合南京地铁3号线大直径盾构隧道工程,对隧道管片钢筋应变进行了现场测试,基于既有的管片内力反算方法,考虑混凝土非线性性质及管片接头,提出了适用于深埋高水压盾构隧道的内力改进算法,并对改进算法反算内力与结构设计计算内力进行了对比分析.结果表明:改进算法更能反映管片的实际受力状态,更适用于荷载模式复杂且接头传力机制多变的大断面深埋高水压盾构隧道;采用设计方法计算的深埋高水压盾构隧道管片及接头内力与改进算法反算内力的分布规律基本一致,但在量值上具有一定的差异;采用设计方法计算的管片及接头轴力为改进算法反算轴力的1/2左右,反算的管片弯矩在拱底位置与惯用法计算弯矩接近,在拱腰及拱顶位置与梁-弹簧法更为接近,反算的接头弯矩大于梁-弹簧模型计算接头弯矩.研究成果可为大直径深埋盾构隧道设计提供参考.     

高水位隧道衬砌临界水头数值计算

选取2种典型隧道断面,对其所能承受的极限水头值进行分析。计算结果表明:1对设计时速250 km/h的客专双线隧道,当衬砌厚度分别为t=30 cm、50 cm时,素混凝土衬砌均不能承担任何水压力荷载,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水位分别为11.2 m、34.2 m;2对设计时速200 km/h的单线铁路隧道,当衬砌厚度分别为30 cm、50 cm、60 cm时,素混凝土衬砌能承受的极限水头分别为0 m、1.0 m、5.5 m,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水头分别为26.0 m、55.2 m、73.5 m;3隧道形状对所承受的极限水头值有较大的影响,单线铁路隧道比客专双线隧道更有利于承受水压力;4对于高水位隧道,应该采取"以堵为主,限量排放"的措施,降低衬砌水压力,使设计既安全又经济。     

纵向裂缝对隧道钢筋混凝土衬砌结构影响的试验

基于荷载 结构模型,开展了钢筋混凝土衬砌的加载试验.通过分析钢筋混凝土衬砌加载过程中结构的变形和裂缝展开规律,获得了纵向裂缝深度与结构转动刚度的关系曲线,提出了单一裂缝情况下钢筋混凝土衬砌的计算模型.该模型根据连接弹簧单元来模拟衬砌裂缝,弹簧单元的参数根据衬砌结构试验结果和理论分析确定.通过该模型得到的承载安全系数可以评价带裂缝衬砌是否需要进一步加固,对实际隧道工程具有指导意义.     

某水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂缝机理分析

结合某水工隧洞衬砌所发生的裂缝情况，通过现场调查获取了第一手资料，并经过分析和计算，取得了水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂机理分析成果。计算结果与原型观测资料相比吻合良好。该研究对水工隧洞衬砌裂缝开度计算及裂缝机理分析具有参考价值。     

隧道型钢喷混凝土初期支护的可靠度计算方法及应用

针对隧道中常采用的型钢拱架+喷混凝土的初期支护形式,提出其截面失效的功能函数;采用“位移法”计算初期支护的轴力和弯矩,同时考虑型钢拱架对可靠指标计算的影响;讨论失效概率计算参数的不确定性,确定随机变量的概率特征.最后,利用功能函数对工程实例中隧道型钢喷混凝土初期支护进行可靠度计算,并对其进行安全性评价.结果表明:计算结果与实际状态相吻合,且符合相关规范对可靠指标的规定.     

混凝土衬砌渠道冻胀破坏的机理及力学分析

分析混凝土衬砌渠道冻胀破坏的现象和机理,给出了梯形混凝土衬砌渠道的冻胀力学模型,并进行了受力分析与载荷计算.提出了寒区混凝土防护层渠道最低衬砌厚度的计算方法.     

基于最大熵原理与最优化方法的隧道衬砌结构可靠度分析

针对隧道衬砌结构参数的随机性、分布的多样性与极限状态功能函数高度非线性的特征,运用最大熵原理对隧道衬砌结构参数进行估计,得到符合实际的参数估计值;然后,根据隧道衬砌结构稳定的极限状态方程,从结构可靠度指标的几何涵义出发,建立其可靠度指标计算的优化数学模型,并运用Microsoft Excel工作表中的规划求解功能得到其可靠度指标.结合工程实际,给出具体算例,且指出提高隧道衬砌结构可靠度的途径.研究结果表明:该方法用于计算工程结构可靠度指标无需将状态函数线性化,不受基本变量维数限制,收敛速度快,计算效率高,且与蒙特卡罗100万次直接抽样法计算结果相比,具有很高的精度,能广泛适用于隧道及地下工程领域的可靠度计算和分析.     

现役高速公路隧道监控量测及其结构可靠性分析

分析了传统应力场方法进行隧道结构可靠性分析存在的问题,介绍了运用超声波法和探地雷达法对公路隧道混凝土衬砌质量进行检测评定的应用情况.基于东北某现役隧道运营期间的监控量测数据,提出了一种新的结构可靠性评价方法,综合评价了该隧道的可靠性.应用表明,该方法具有实用和推广价值.所提现役隧道结构可靠性分析方法对于延长隧道使用年限,降低维护和加固费用切实可行.     

环锚预应力混凝土衬砌三维有限元计算分析

环锚预应力混凝土衬砌是一种新型的水工压力隧洞衬砌形式，进行有限元结构分析时的关键是如何模拟环形预应力筋的作用．为此，提出了一种基于ANSYS的等效荷载法，用法向等效应力和切向等效应力模拟非均匀分布的锚索预应力，通过SURF154单元将其施加于计算模型．文中对一个无黏结预应力混凝土衬砌全部锚索张拉锁定后的应力状态进行了三维有限元计算，计算结果与实测结果具有良好的一致性．该方法还适用于有黏结曲线预应力筋的预应力混凝土结构有限元计算。