带接头管线变形计算的传递矩阵法

地铁隧道开挖引起邻近地下管线产生附加变形,甚至造成管线破坏.将带接头地下管线视为弹性地基梁,将接头简化为自由铰与弹簧铰.基于Winkler地基模型列出管线变形的控制微分方程,采用传递矩阵法求解,推导了管节场矩阵和管线接头点矩阵,得到关于微分方程未知边值的线性方程组.收集了现场实测数据并进行案例计算和离心模型试验,将本文方法计算结果与有限元法、实测数据和试验结果进行对比,验证了计算模型和传递矩阵法的正确性.对管线变形的影响因素进行了参数分析,结果表明,对于接头变形,隧道中线与接头位置重合为最不利工况.在土质地层中,自由铰相对转角基本不受地基系数影响,因而自由铰管线易产生较大的相对转角.管节长度为沉降槽宽度系数的1.6倍时,接头相对转角出现峰值.接头归一化相对转角的极限值为1.1,在缺少设计资料情况下,该值可作为接头归一化相对转角的保守估计值.     

盾构隧道开挖引起既有管线的竖向变形研究

建立了基于双参数Pasternak地基模型的管线竖向变形计算方法,第一阶段采用Loganathan和Poulos提出的解析方法计算盾构隧道开挖引起的既有管线轴线位置处的土体自由位移场;第二阶段将既有管线视为Pasternak弹性地基上的无限长梁,将土体自由位移施加于管线,推导并求解了管线的平衡微分方程,得到了管线竖向位移和内力的表达式.进一步推导并求解了考虑侧向土体作用时的管线平衡微分方程,得到了更符合实际的管线变形.基于简化弹性空间法获得的地基参数,将Pasternak地基和Winkler地基的解析计算结果与数值计算结果以及工程实例监测数据进行对比验证,证明了Pasternak地基模型的优越性和本文计算方法的有效性.     

隧道开挖引起地下管线竖向位移的初参数法求解

现有解析法对隧道开挖导致临近地下管线产生位移的分析较少且考虑影响因素不全面.针对这一问题,在Winkler弹性地基梁理论基础上,建立管线竖向位移的计算模型,提出求解隧道开挖引起的临近地下管线竖向位移的初参数法.通过采用ABAQUS软件中的管土相互作用模块进行管线变形的有限元数值模拟,验证了计算方法的正确性.工程实例的计算结果和实测数据的对比表明文中计算方法的合理性.初参数法综合考虑管线和土体双重因素的影响,克服了已有方法的局限性,且计算结果符合实测管线位移小于自由场土体位移规律.     

隧道开挖对既有管线沉降的影响

隧道施工使周边管线的附加应力及变形加大,严重影响管线安全,而管线监测通常落后于施工,只有正确地预估管线沉降和沉降规律才能保证施工安全。针对这一问题,采用ANSYS分析软件,考虑管土之间的相互作用,模拟隧道台阶法施工的实际过程,探讨隧道浅埋暗挖施工对管线的影响,分析其沉降规律,并与实测值对比,研究管线直径、埋深、材质、埋置年代等对其沉降的影响规律。研究结果表明:模拟值略小于实测值,但沉降规律一致,地下水的损失以及地面荷载都将加大管线沉降;管线的最大沉降与管线直径大致成正比关系;埋深对管线变形的影响较大,近地面处随埋深的加大管线沉降加大,靠近管线处随埋深的加大沉降减小;不同材质管线的沉降从大到小依次是PVC管、混凝土管、铸铁管、钢管;壁厚对管线的影响不大。     

传递矩阵法求解格构地基梁中的应用

本文针对格构式地基梁的内力形变问题,提出了一种新的求解方法——传递矩阵法。传统的方法需要将整体分解成单片地基梁来求解,而传递矩阵法能将初始状态矢量传递至所求截面而得到该处的量值,并且能从整体角度来解决梁的内力分布问题,从而避免了荷载分配这一近似性问题。     

地铁隧道开挖对建筑结构沉降控制分析

本文对地铁隧道开挖对邻近建筑结构的影响为研究对象,以控制工程施工对地面城市环境的影响为研究出发点,针对建筑物结构,结合现场监测、数值模拟和模型试验等手段,重点研究了由隧道开挖引起的地层移动和沉降所诱发的结构变形特征,进而确定此种建筑物结构的抗地层移动和沉降变形的控制标准。     

紧邻浅埋暗挖地铁隧道地下密集管线及土层变形

针对地铁隧道施工影响下紧邻密集管线保护问题,依托南昌地铁实际工程,采用ABAQUS软件建立土体-密集地下管线-隧道暗挖三维有限元模型,结合现场实测数据与数值模拟结果,分析了隧道CRD (cross diaphragm)工法施工时的地层变形规律、地下管线应力特性与地下管线变形规律,并对管线周边土体有无注浆加固时的管线力学特性进行了对比。研究结果表明：(1)隧道开挖引起的管线变形以沉降为主,管土刚度差异对管线变形和应力影响显著。(2)管土刚度差异越小,管线变形趋势与土体变形趋势越接近;管土刚度差异越大,管线对地层变形的抵抗作用也越强会产生较大应力。(3)隧道左右导洞上方管段是危险区域,需重点保护。(4)密集地下管线主要表现为管线材质、管线几何特性、管线与隧道的空间位置关系不同,保护地下管线的核心在于控制地层沉降,地下管线保护关键阶段是隧道掌子面接近管线,此时应确保超前注浆效果和初期支护快速封闭,并加强对管线变形的监测。     

邻近建筑荷载对地下管线的影响分析

为研究邻近建筑荷载对地下给排水管线的影响 ,应用弹性半空间受分布荷载作用的解答 ,得到了邻近建筑附加荷载在管线上的附加应力分布情况 ,并采用曲线拟合方法对附加应力分布进行了拟合分析 .应用文克勒弹性地基短梁理论 ,推导出附加应力作用下管线的变形、剪力和弯矩计算方法 .结合管道接头处的力学特性 ,提出了管道错位、开裂等地下管道病害的定量化评判方法 ,为进一步评价地下管线在正常使用状态下的安全性提供了依据 .结合工程实例进行的对比分析表明理论计算结果与实际情况比较吻合 .     

浅埋隧道开挖引起的高铁轨道变形与内力分析

为求得浅埋隧道开挖引起的高铁轨道位移和内力,在Osman等得到的地表沉降曲线和地表水平位移的基础上,考虑高铁轨道为一弹性地基梁,将地表位移当作外荷载作用于轨道上.根据弹性地基梁模型,分别建立轨道水平位移和位移方向的平衡微分方程.采用Fourier级数求解微分方程,得到轨道的位移和内力.通过与已有结果比较,验证本文方法的正确性.在参数分析阶段,讨论影响轨道位移和内力的关键参数.     

黄土地层基坑开挖对既有地铁隧道影响分析

为解决黄土地区基坑开挖对近接地铁隧道运营安全带来的影响,研究基坑工程与地铁隧道之间的相互作用机理,基于正交试验分析了水平净距,竖直净距等影响因素敏感性程度,并进一步结合西安地铁八号线幸福林带基坑工程,采用室内模型试验分析了基坑开挖对既有隧道影响的受力变形规律,结果表明：基坑与隧道的竖直净距和水平净距对隧道水平和竖直位移影响显著;在施工过程中,隧道管片的拉伸值始终大于压缩值,且拉伸方向和水平内径变化规律相反;管片拱顶和右墙处弯矩逐渐增大,而拱底和左墙则呈现先减小后增大的趋势;管片周围土压力主要集中在拱底和右墙处,且一直保持减小趋势,其纵向土压力差不断减小,水平土压力差不断增大,导致隧道朝上和朝基坑方向移动。     

新建隧道对上覆既有隧道受力变形解析

为了理解既有隧道在盾构下穿影响下的受力变形规律,提出一种既有隧道与土体相互作用解析方法。采用Loganathan解获得盾构下穿引起周围土体自由位移场;随后,将既有隧道假定成放置在Vlazov地基上的欧拉梁,考虑既有隧道两侧侧向土体作用,基于既有隧道边界条件及Taylor级数展开获得隧道变形响应解析解。通过与上海工程和离心机实测数据比较：该方法与实测数据较为接近,证明该方法的可靠性;与该方法退化解析解比较,该方法计算结果更符合实测数据,随后对相关参数进行分析。参数研究表明：随着新旧隧道竖向间距的增大,既有隧道受到盾构开挖的影响逐渐减小;增大地层损失率会引起既有隧道位移及弯矩线性增大;提高既有隧道抗弯刚度能够明显减小盾构开挖对既有隧道受力变形响应。     

基坑开挖引起下部地铁隧道变形控制研究

以南京上跨地铁隧道的基坑工程为背景,文章运用MIDAS GTS软件建立三维数值分析模型,对基坑施工进行全过程动态模拟,计算结果与工程监测数据基本吻合;通过理论分析和数值模拟计算得出了基坑开挖过程中影响运营隧道变形的关键因素,计算结果表明,基坑开挖不可避免地引起坑底土体发生变位,带动土体中的隧道产生位移;探讨了减少基坑开挖对紧邻地铁隧道影响的控制措施。     

浅埋暗挖地铁隧道施工方案FLAC优化分析

以北京地铁奥运支线奥森区间隧道工程为依托,将上下台阶法与预留核心土法作为拟采用的2种隧道开挖施工方案,运用FLAC软件对2种隧道开挖施工过程进行了模拟.根据FLAC模拟结果,确定预留核心土法作为浅埋暗挖的施工方案.运用FLAC模拟的结果预测地表变形规律.建议了超前小导管注浆和格栅钢架的联合施工方法为奥森区间隧道地表沉降变形的控制措施.工程实践表明,FLAC模拟建议的施工方案是合理可行的.FLAC计算预测的地表变形值与实测值基本一致.     

地铁隧道地下控制导线测量布设方案对比分析

根据地铁盾构施工实践经验,从传统隧道贯通控制导线形式——支导线出发,提出了3种不同的改进测量方案,即：菱形布网、环形布网、矩形布网,并利用数学扭曲法模拟数据用计算机编程计算出4种方案的端点精度进行对比分析,得出如下结论：（1）导线横向误差随导线延伸成递增趋势,导线越长增加速度越快;（2）当采用改进方案时,横向精度明显提高;（3）工作量,菱形法比支导线增加约136．6％,四边形法比支导线增加约100％,环形导线法比支导线法增加约118．3％;（4）环形导线比支导线精度提高约35％,四边形导线精度提高约53．4％,菱形导线法精度提高约44．2％。总之,四边形法是最优方案,建议在实践中推广使用。关键词：地下导线;点位误差;主辅点法     

地铁隧道列车振动特性试验研究

为获取隧道内列车荷载的振动特性,对某地铁区间隧道进行了试车试验.分析了扣件类型、列车运行速度等因素对荷载特性的影响;基于隧道断面的实测结果分析了其振动传播规律.结果表明:当地铁列车以60km/h通过时,实测振动源强均值为70.41dB;沿隧道断面的振动幅值逐渐减小,且荷载的高频分量逐渐衰减,钢轨竖向加速度最大,且以100Hz以上的高频分量为主;道床顶面和隧道基底的振动量值接近,且远大于隧道侧壁;随着车速增加,各测点的竖向分频振级逐渐增大,且低频段的振级增加更为显著,但车速的增加并未改变荷载的主频段,且随着车速增加,道床与隧道侧壁之间的振动传递损失增大;扣件类型对荷载的分频振级有较大影响.     

正断层错动致地铁变形计算模型

针对正断层错动引起的地铁隧道变形破坏仍缺乏有效的理论预测模型的情况,基于不排水条件下上覆土体的变形机理,建立地铁隧道变形的计算方法.理论模型表明,影响隧道衬砌纵向线应变的参数有隧道半径、土层厚度、基岩断层错动量、断层倾角、隧道埋置深度和形状参数.正断层错动影响下,隧道拱顶衬砌分别在基岩下盘和基岩上盘一侧出现受拉区和受压区.而隧道拱底衬砌则分别在基岩下盘和基岩上盘一侧出现受压区和受拉区.随着隧道埋深的增加,需要进行拉裂破坏加固的范围逐渐缩小,并向基岩断层附近趋于集中.而随着基岩断层倾角的增加,隧道拉裂破坏加固区域则往基岩上盘一侧偏移,但加固区域的大小范围受断层倾角的影响并不显著.     

注浆对开挖卸荷下既有地铁隧道竖向变形的影响

以北京金融街地下交通工程为背景,采用FLAC3D数值分析软件,选择不同的注浆范围,对注浆上方开挖卸荷引起的既有地铁隧道竖向变形的影响进行了分析,结果表明,注浆能有效控制既有地铁隧道竖向变形.结合既有地铁隧道竖向变形控制标准,得到了合理的注浆范围,经与实测结果对比,数值计算结果与现场监测数据相吻合,保证了既有地铁线路行车安全,并且为实际工程节省了造价.     

基坑开挖卸载对下部地铁的作用分析

随着城市建设的高速发展,越来越多的基坑开挖工程处于既有地铁上方,由于上部的卸载作用,对下方既有地铁会带来一定的影响。宁芜改线项目基坑工程位于南京地铁的正上方,坑底距地铁顶的距离仅为7.5m,基坑开挖对地铁影响的分析与计算成为该工程的关键之一,文章建立了该基坑工程的数值分析模型。计算结果与实测结果的分析表明,基坑开挖对开挖面以下土体具有显著的垂直方向卸荷作用,带动土体中的地铁产生位移,同时基坑开挖卸荷的速度和方式是直接影响既有地铁变形的关键因素。所得成果可为优化设计和施工提供有益的参考,为类似工程提供借鉴。     

盾构法地铁隧道施工关键技术研究

盾构法是地铁施工中常用的施工技术。盾构法在软土地基及复杂地貌下,对于盾构参数及同步注浆的要求更是十分严格;如果这些掌握不好会给工程带来相当大的风险。在武汉地铁周青区间中,根据地区的具体地势地貌,对盾构参数,及同步注浆注浆压力及注浆量都进行了周密的理论及实地研究。经过证实,这些参数的制定是周密可靠的,保证了施工安全顺利地完成;同时也证实了盾构参数及同步注浆时盾构施工的关键技术,也是盾构技术在软土地基及复杂地貌下完成施工的关键。