盾构施工对黄土地层的扰动及管片衬砌受荷特征

为探明黄土地层中地铁盾构隧道施工对地层的扰动以及管片衬砌结构承受荷载的特征,依托西安地铁2号线穿越黄土地层盾构隧道工程,采用颗粒离散元方法从细观层面对盾构施工引起的地层应力变化及开挖面失稳形态进行模拟分析,同时对实际作用在管片衬砌结构上的土压力和主体结构内力(轴力、弯矩)进行现场动态跟踪测试,分析盾构动态施工过程及后期稳定后的土压力对管片衬砌结构受力的影响.研究结果表明:临空面的产生导致隧道拱顶及两侧部分水平应力和垂直应力发生显著变化.管片衬砌结构内力受施工参数影响明显,尤其是千斤顶推力和注浆压力.     

深埋大跨明挖隧道数值计算

明洞结构由于承受上覆土全部荷载,一般对洞顶回填高度有严格要求,而工程实际中洞顶回填高度往往较大.本文通过对兰渝线兰州枢纽-深埋明挖大跨隧道进行了ANSYS二维有限元数值模拟,得到了深埋明挖大跨隧道的内力以及变形规律,从而为指导同类型的设计提供依据.     

波形钢腹板箱梁的腹板受力性能及桥面板横向内力分析

通过对一片波形钢腹板单箱双室试验梁的弹性阶段试验,对沿桥面板横向不同位置荷载作用下的腹板竖向变形、纵向变形及桥面板横向应变进行了观测.分析了该组合梁的腹板受力性能及腹板支撑下的桥面板横向受力特征,得到了边腹板和中腹板的变形特征及腹板与顶板线刚度比对桥面板横向受力的影响.结果表明:不同横向位置荷载作用下,波形钢腹板单箱双室箱梁的中腹板与边腹板在变形及对桥面板的支撑上存在一定差异,即中腹板的纵向应变、竖向应变在荷载作用下的变化趋势不同于边腹板;波形钢腹板箱梁的桥面板横向应力随着腹板与顶板线刚度比的变化基本呈线性变化.     

车载作用下超宽混凝土箱梁自锚式悬索桥静力特性

为了探讨超宽混凝土箱梁自锚式悬索桥在车载作用下的受力状态,通过实桥荷载试验和ANSYS有限元分析,研究了结构整体静力特性以及超宽加劲梁的纵向应力水平及其分布.试验结果表明:在相当于设计汽车荷载水平的试验荷载下,主塔顶横桥向位移较纵桥向明显;受剪力滞效应、横坡及车轮局部效应的影响,超宽加劲梁受力空间效应明显,对称车载作用下加劲梁挠度沿横桥向呈V形变化,最大可达35 mm,偏心车载作用下扭转变形明显;加劲梁顶、底板纵向应力沿横桥向呈不均匀分布,最大纵向应力增量位于顶、底板与内腹板交接处,对称车载作用下顶板纵向应力沿横桥向呈M形变化;偏心车载作用下缆索系统受超宽加劲梁的空间效应影响,两侧索面受力的不均匀性较为明显.     

地层环境变化对地铁结构设计的影响解析

地层环境的变化会引起地铁结构内力发生变化,进而会对地铁结构产生影响,应加以重视。同时,城市环境极为多变、复杂,因此地支环境变化对于浅埋地铁车站结构受力会产生一定的影响。因为,在设计地铁的结构时,需要将结构所承受中的各种外部荷载乘相应分期系数,以此得到荷载效应的组合。文章主要分析了地下结构开挖、新建地面建筑引起的地层环境变化从而分析其对地铁结构内力的影响,同时给出了这两种条件下,其地铁结构的受力特点。     

曲线不对称悬浇对连续刚构箱梁桥受力的影响及对策

为了促进大跨径连续刚构箱梁桥在桥梁中的应用及发展,文章以石崆山Ⅱ号右线高架桥在平面曲线段不对称悬浇大跨径连续刚构箱梁的设计及施工为例,分析了曲线不对称悬浇对箱梁、桥墩结构的受力影响,采取调整箱梁设计截面高度及厚度、跨中箱梁底板上方浇筑永久压重素混凝土和顶板上方施工临时压重等对策,并合理安排不对称悬浇梁段的施工及不平衡荷载压重实施流程,解决了桥墩两侧受力不平衡问题,有效地控制了不对称悬浇箱梁和桥墩的内力.     

特殊荷载作用下电力电缆隧道结构内力计算

结合上海输电隧道工程实际,对其在内、外部荷载共同作用下的结构内力进行分析和计算,提出了盾构法施工条件下的电力隧道结构内力计算模式.结果表明：在盾构法施工条件下,适宜采用带有旋转弹簧及剪切弹簧接头的弹性地基圆环模型,以体现内部荷载施加前后管片内力的变化情况;横梁可使圆环水平变形减小,总体受力得到改善;横隔板及内部荷载可使管片轴力增加,横梁中部及两端弯矩增大,该处节点设计应尽量做到安全可靠,并做好连接点构造处理;横梁与衬砌结合部可产生应力集中,使得上部管片弯矩减小,下部管片弯矩增大,铰单元承受的弯矩减小.     

盾构隧道施工对邻近建筑物的影响

为了弄清盾构隧道施工对邻近建筑物的影响,分析了盾构法地铁隧道穿越建筑物时建筑物自身沉降与内力变化状况．以某框架结构办公楼为研究对象,将建筑物和开洞地基看作一个有机整体,利用有限元软件ANSYS10．0建立三维非线性有限元模型,按照结构-土体-隧道共同作用进行了计算分析．分析结果表明,建筑物基础的沉降主要发生在地铁隧道穿越建筑物的区间段内．建筑物的横向倾斜随着盾构的掘进逐渐增大,而其纵向倾斜量最大值则出现在开挖面在建筑物中线附近时;在盾构穿越建筑物的过程中柱子的等效应力增幅可达20．1％;相对于弯矩而言,建筑物构件的扭矩变化更为显著;当开挖面越过建筑物20m时其变形和内力均趋于稳定．     

基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征

在含水地层中开挖隧道,地下水的存在一方面会影响隧道周边地层的力学参数,另一方面也会在围岩中产生渗流体积力,进而影响地层的应力和位移.对于埋深较浅而水压力较高的海底隧道而言,支护结构除承受围岩压力外,还要承受很高的水压力.支护结构的受力特征受隧道围岩和支护结构间接触面剪应力、隧道顶板厚度、水深、围岩侧压力系数以及支护结构的厚度和刚度等因素的影响,而经典隧道支护结构内力弹塑性解假设的边界条件与实际情况相差很大.文中阐述了弹性力学应力函数法推导支护结构内力的解析解,并采用数值分析方法研究了海底隧道支护结构的受力特征.通过FLAC3D程序验算了厦门翔安海底隧道Ⅴ级围岩海域段支护结构的内力,比较分析了断面形状对支护结构受力的影响.     

软土盾构隧道近距离穿越既有地铁影响数值分析

为了研究新建盾构隧道施工对既有地铁的影响,采用数值分析方法,针对软土地质分别改变两隧道净距与角度进行计算,从而得到不同工况下既有地铁变形和衬砌内力变化规律及近接分区范围。研究结果表明:两隧道净距与角度不同,既有地铁变形与衬砌内力变化不同,上穿施工较下穿施工更加危险,斜穿施工引起既有地铁变形和衬砌内力发生偏转;得到软土地区近接分区影响范围,当近接区段位于强影响区时需对既有地铁进行加固,进一步将分区研究成果应用于杭州地铁4号线穿越1号线实际工程,实测数据表明分区研究成果较为合理。     

大跨度矿山法地铁隧道快速施工技术

基于武汉地铁27号线纸坊出入场线大跨度矿山法隧道工程实际,根据现场地质条件,针对传统的CD隧道施工方法存在的不足,提出了双中隔壁台阶法+栈桥施工技术。通过对隧道破损围岩及与其密切溶洞进行预先加固和处理,确保开挖工作面的稳定;施作超前大管棚、超前小导管,与型钢拱架联合发挥棚架作用,避免拱部坍塌的危险,有效减小地表沉降;对中隔壁型钢和开挖断面形状进行优化,使开挖后隧道结构受力均衡,有利于临时和初次支护结构的稳定,减小拱顶下沉;对开挖方式进行优化,将隧道断面分为6块同时开挖,加快了隧洞开挖速度;采用栈桥施工,实现洞内交通、隧洞开挖及初支和二衬施工平行作业,提高施工效率。该技术主要用于地层较差、岩体不稳定且地面沉降要求严格的大跨度隧道施工,既可保证隧道施工安全,又加快了施工进度,取得了显著的经济技术效果。     

简支箱梁翘曲位移模式研究

在板壳理论的基础上建立简支梁有限元模型,考察薄壁箱梁在弯曲变形时翼板纵向位移沿横向的不均匀分布。应用回归分析方法,构造剪滞翘曲位移的逼近函数,建立翼板横坐标与翘曲位移之间的相关关系数学模型。借鉴已有的研究成果,逼近函数假定为n(n=1.0,1.1,…,4.0)次幂函数和余弦cos(第一象限)函数形式。用最小二乘法对各种假定逐一拟合,以残差大小作为检验函数逼近程度的指标;当残差平方和最小时,其对应的函数形式也就最符合真实变形。计算结果表明,在承受集中荷载与均布荷载时,翼板(顶板、悬臂板、底板)的剪滞位移沿结构纵向的变化趋势相同,由支座截面向跨中截面逐渐减小;剪滞翘曲位移在顶板近似按二次抛物线变化,在悬臂板近似按半立方(3/2次)抛物线变化。     

新管幕结构受力模式及关键技术分析

沈阳地铁九号线奥体中心站采用Steel Tube Slab管幕工法建造覆土超浅埋暗挖地铁车站.对新管幕结构的纵向和横向受力模式进行研究，阐述了管幕结构的作用机理，并对管幕结构的抗弯承载力和抗剪承载力计算理论进行讨论，给出了相应的计算公式.结合奥体中心的施工工况，对管幕结构的内力进行计算.随着右侧导洞贯通时，与左侧导洞相比较，跨中正弯矩增加8%，最大负弯矩减小17.8%.管幕结构沿纵向跨中最大变形为6.46mm.研究结果对新管幕工法的应用和推广具有参考意义.     

变截面薄壁箱形连续梁考虑大挠度和剪力滞影响的力学分析

为了考察变截面薄壁箱形梁考虑大挠度和剪力滞效应的受力性能,依据势能变分原理,考虑箱梁翼缘正应力的剪力滞效应和结构竖向挠度的几何非线性影响,将5个广义位移函数(竖向挠度、扭转角和3个剪滞翘曲位移)用样条函数展开,使变截面薄壁箱形连续梁的大挠度问题转化为求解非线性代数方程组问题,并采用Newton-Raphon迭代法求解.研究结果表明:要合理地分析薄壁箱形梁的受力状态,应对翼缘板的悬臂板、顶板和底板分别取不同的剪力滞翘曲位移函数进行计算;变截面连续箱梁受力比相应等截面薄壁箱梁的压力更为合理,更能适应连续梁箱梁截面内力沿梁纵向的变化;大挠度对变截面连续梁箱梁内力、位移的影响程度取决于荷载.     

预留大尺寸洞口的地铁地下车站结构受力分析

为了研究围护桩与地下车站大尺寸开洞结构共同承受侧土压力时结构的内力变化规律,以某地铁车站为工程背景,采用岩土与隧道结构分析软件MIDAS/GTS,建立了包括周边土体、支护结构和预留轨排井地铁车站的地层—结构三维有限元模型,土与结构的接触算法基于Goodman无厚度接触单元,土体的本构关系采用摩尔—库伦模型模拟,对预留轨排井地铁车站施工全过程进行了模拟,并分析了预留轨排井阶段支护桩刚度、地面超载、纵梁截面高度等参数对结构受力性能和变形的影响。结果表明,支护桩刚度一定范围内的折减对主体各构件的受力影响较小。地面超载对结构顶纵梁受力影响较大,对中纵梁的影响次之,对侧墙底部应力分布的影响最小;增大轨排井的纵梁截面高度可显著减小结构纵梁端部附近侧墙的弯矩,但对侧墙底端与底板相交处的弯矩的影响不大。     

双层预应力大跨度地铁车站结构震害模拟与分析

以箱型双层预应力大跨度地铁车站开发为研究背景,采用动塑性混凝土损伤本构模型,用拉压损伤因子描述混凝土在循环荷载下的非线性与疲劳性能,综合考虑了震前土-结构自重应力、钢筋混凝土预应力和地铁车站结构的阻尼效应,对土-地铁结构相互作用系统地进行了地震过程的非线性数值模拟.分析了震害发生时大跨度预应力地铁车站结构的破坏过程、破坏形式和抗震薄弱位置.结果表明:地铁车站侧墙底部外侧首先产生裂缝,之后顶板中板在与侧墙连接处、跨中底部等位置出现裂缝,并迅速开展,部分位置甚至形成贯通裂缝;其中靠近底板位置处的侧墙外侧易产生竖向拉压破坏,顶板和中板的跨中及板在与侧墙连接处易产生水平向拉压破坏;侧墙与顶板底板连接处交替出现剪应力集中.靠近底板处的侧墙外侧与顶板在与侧墙连接处上侧位置破坏时间早,因而是影响框架安全的关键部位.     

大曲率薄壁曲线梁几何非线性问题的力学模型

假设翼板横截面上的悬臂板、顶板和底板的剪力滞翘曲位移函数,得到了结构的总势能泛函;利用能量变分原理,推导了考虑曲率半径沿梁宽变化影响的大曲率薄壁曲线梁的几何非线性控制微分方程,然后采用样条最小二乘配点法求其近似解,得出了荷载作用下结构的内力和位移,分析了曲率半径对结构的影响.通过算例将计算结果与试验值对比可以看出,两者...     

膨胀岩对南宁地铁1号线车站结构的影响研究

通过数值计算和模型试验,分别对膨胀岩分布区地铁车站受膨胀力作用,其结构的内力及变形规律进行研究。首先利用有限元分析软件ANSYS,对膨胀岩分布区地铁车站不利工况的受力进行分析。根据数值模拟结果,以1∶20的相似比进行模型试验研究,通过改变膨胀岩土体的含水率以实现膨胀力荷载的施加,进而得到地铁车站结构受力情况,并将其反演结果与数值计算结果进行对比分析。研究结果表明,随着含水量的增加,膨胀力逐步增大,在膨胀土接近饱和时,膨胀力达到45.5 kPa;膨胀力对底板跨中影响最大,弯矩值为18.6 N·m;模型试验反演结果与数值模拟结果较为接近,比值分别为115.1%、99.3%、94.1%;在相同条件下,底板局部受膨胀力作用时,内力变化最大。     

深圳地铁9号线盾构区间近接既有隧道施工力学行为研究

"近接施工"工程问题一直以来都是地下工程关注的热点.在许多地铁隧道近接隧道施工中,上、下重叠隧道是城市地下隧道中最基本和常见的近接隧道类型.本文以深圳地铁9号线孖岭站~银湖站区间隧道上跨深圳地铁9号线停车场入场线隧道近接隧道施工的控制技术研究项目为契机,运用Midas-GTS进行三维分析,着重于研究不同施工工序对重叠隧道近接施工力学行为及对地表沉降的影响,进而指导设计和施工.     

地下负二层施工对既有隧道结构的影响

为分析地下工程近接施工过程中对已建地下结构的位移及受力影响情况,以某地下商业街近接既有地铁隧道施工为依托,考虑既有地铁隧道结构存在的影响,对拟建的地下商业街负二层结构在施工过程中对负一层结构的影响进行研究。以地下商业街负一层结构施工结束为初始应力状态,通过有限元软件MIDAS/GTS对负二层结构的施工过程进行数值模拟,分析负一层结构的位移及内力变化情况,以及施工过程的安全可行性。分析结果表明,负一层地下结构位移及弯矩的变化均在合理范围内,且既有隧道的存在可以减少负一层结构受负二层施工的影响。