考虑蠕变效应的软岩特大断面隧道围岩抗力系数计算

根据软岩具有蠕变时效的特点,考虑岩体应力-应变全过程曲线,基于鲍格斯(Burgers)蠕变力学模型,推导出了考虑蠕变效应及初始地应力的隧道抗力系数计算公式。以沪昆高速铁路特大断面软岩隧道——明山隧道为工程依托,通过现场水压致裂试验获取隧道初始地应力以及室内岩石试验,获取围岩物理力学参数,代入该公式得到了明山隧道的围岩抗力系数。研究结果表明:该公式能够可靠的运用于具有蠕变效应的软岩隧道衬砌支护设计计算中;当围岩出现塑性流动变形时,围岩仍具有与衬砌共同承载的能力,这一研究结果对隧道衬砌设计具有十分重要的实际指导意义。     

黏弹性条件下大跨度公路黄土隧道二次衬砌施作时机

为研究大跨度公路黄土隧道二次衬砌施作时机,以神府(神木—府谷)高速公路墩梁隧道为依托,采用现场测试、数值模拟和理论分析相结合的方法,首先对隧道拱顶变形进行现场测试,揭示其变形规律,提出了基于隧道二次衬砌安全临界状态的最佳施作时机计算方法;其次根据黏弹性条件下隧道围岩变形理论公式,结合现场监测数据反演分析得到围岩Kelvin模型流变参数;最后利用提出的最佳施作时机计算方法和Kelvin流变模型,通过数值模拟研究了黏弹性条件下大跨度黄土隧道二次衬砌最佳施作时机。结果表明:大跨度公路黄土隧道变形经历急剧变形、持续变形和缓慢变形3个阶段,各阶段产生的沉降值分别为最大沉降值的67.7%,21.7%和10.6%;Kelvin模型中蠕变参数黏性元件黏滞系数η为2.75×10~(14) kPa·s,与黏性元件串联的弹簧元件弹性模量E_1为138.3 MPa,与黏性元件并联的弹簧元件弹性模量E_2为321.5 MPa;大跨度公路黄土隧道Ⅴ级围岩深埋段二次衬砌最佳支护时机为初期拱顶下沉速率小于0.3 mm/d。     

非均布压力作用下纯弯曲孔道预应力摩阻损失

为获得更准确的孔道预应力摩阻损失计算方法,保证桥梁结构设计的有效预应力和桥梁结构的安全运行。本文根据赫兹接触理论,综合考虑摩擦力、接触压力与张拉力间的相互作用,导出了纯弯曲孔道在非均匀压力作用下摩阻损失公式。通过有限元软件分析不同参数对摩阻损失计算值的影响。通过实际工程的摩阻试验探究纯弯曲孔道在非均匀压力下预应力摩阻损失的具体分布规律,并通过规范公式、推导公式的理论计算值与现场实测数据的偏差,验证公式的合理性。结果显示弯曲角度小于120°、摩擦系数为0.2~0.4范围内,推导公式计算值更接近实际情况;随着张拉应力和弯曲角度的增加,利用推导公式计算得到的摩阻损失值更接近实测结果。     

预应力混凝土连续梁桥的摩阻系数研究

在大跨度连续桥梁施工中,预应力混凝土梁的预应力损失必不可少。针对摩阻损失,介绍了管道摩阻损失试验的原理和方法,由规范给定的公式,应用最小二乘法原理,推导得出摩阻系数μ和管道偏差系数k的计算公式。结合实际桥梁工程,进行管道摩阻试验的现场测试,得出实际的管道摩阻系数,然后与设计值进行比较,分析测试方法的合理性和测试结果的可靠性,为施工的监控给予一定的参考。     

黄土地区隧道衬砌背后空洞对结构影响模拟分析

通过对黄土隧道现场调研,测试和资料收集,得到隧道衬砌背后空洞的大小、位置及混凝土衬砌的强度等参数,采用ANSYS软件建立数学模型对隧道衬砌背后有空洞部位进行模拟分析,通过有无空洞的对比,研究空洞大小及所处位置对隧道衬砌受力及变形的影响程度,找出空洞的临界大小及最不利位置.     

基于海底隧道衬砌孔隙水压力的涌水量预测方法及工程应用

为获取海底隧道的环向涌水量,以海底隧道衬砌背后孔隙水压力分布为主线,在达西定律的基础上推导了与孔隙水压力相关的涌水量预测公式,公式与隧道尺寸、隧道初衬渗透系数相关,充分考虑了支护结构外缘水压力的影响,进而得到隧道洞内各处涌水量值,将涌水量计算值与现场测量值进行对比,进一步验证了公式的准确性.研究结果表明,隧道开挖时渗流场影响范围集中在隧道主洞左右各3倍洞径内,主要影响范围集中在洞周2倍洞径内.隧道开挖瞬间,洞周渗流场呈漏斗状分布,直至隧道开挖贯通.围岩性质越差,其隧道衬砌背后孔隙水压力越大,仰拱处孔隙水压力普遍大于拱顶,最大孔隙水压力一般出现在边墙与仰拱交界处.通过编译涌水量预测公式,得到隧道的涌水量,并将其与隧道现场实际情况对比,证实了公式的准确性.该涌水量预测方法为海底隧道现场施工提供了理论支撑.     

基于钢束应力测试的预应力混凝土箱梁承载力评估方法

为了解决在役开裂损伤预应力混凝土箱梁桥安全性能的量化评估问题,在局部预应力钢束有效预应力测试的基础上,开展开裂损伤预应力混凝土箱梁桥承载力评估方法研究。首先,基于参数识别与修正思想,将预应力瞬时损失中的摩阻损失和反摩阻损失值用摩阻损失相关参数表示,提出一种基于表层钢束应力推定内层钢束应力的方法,解决预应力混凝土桥梁钢束沿程实际应力分布的量化表达问题。其次,考虑截面受拉区混凝土抗拉强度影响,推导考虑受拉区混凝土开裂影响的截面分析迭代公式,提出迭代求解方法和步骤。最后,开展3片实梁足尺模型试验,采用预应力钢索张力测试仪对开裂损伤的试验梁跨中截面表层钢束进行了应力测试,并将提出的方法应用于钢束有效应力预测,得到了跨中截面所有钢束的应力推定值。进行了桥梁极限承载力试验,得到全过程加载下的结构受力与变形实测值及破坏模式,并将理论算法与试验测试结果进行对比分析。研究结果表明:各级荷载下的试验梁应变理论计算值与试验测试值具有较好的一致性,提出的钢束应力预测方法和截面分析方法能准确反映开裂损伤预应力混凝土箱梁的力学特征,可用于开裂损伤的预应力混凝土箱梁桥运营期间承载能力的量化评估。     

隧道衬砌质量地质雷达检测影响因素研究

针对目前隧道衬砌检测中存在的精度不高问题,采用理论分析和现场实际测试相结合的方法,分析了地质雷达衬砌检测精度的影响因素,研究表明:隧道衬砌检测准确性的关键在于衬砌介电参数ε的选取,衬砌混凝土强度和含水量在一定程度上决定了衬砌的介电常数和混凝土的龄期;利用线性回归确定了衬砌介电参数ε与混凝土水灰比、龄期以及强度的相关关系。在检测参数方面,表面波的拾取和数据处理理念对衬砌检测精度影响显著,采用不同频率的雷达天线时衬砌的检测精度不同。为提高衬砌检测精度在隧道拱顶、拱腰部位宜采用900 MHz天线,边墙部位宜采用400 MHz天线;在检测中需要根据衬砌混凝土的不同龄期采用不同的介电参数。     

高瓦斯隧道新型喷射混凝土配制及气密性

为研究适用于高瓦斯隧道的新型喷射混凝土的材料性能及气密性影响因素,以桐梓隧道为工程依托,通过配合比试验、气密性测试和现场试喷确定了满足强度、和易性及气密性要求且施工性能好的新型喷射混凝土,运用气压差值法和压汞法分析了气压和孔隙结构对新型喷射混凝土气密性的影响,给出了适用于新型喷射混凝土气密性测试的最佳测试压力及其透气系数。结果表明：新型喷射混凝土配合设计为：水灰比0.38,水泥：粉煤灰：玄武岩纤维=360: 90: 1.5（kg/m3）;与孔隙率相比,最可几孔径的拟合相关系数更高,能更好的反映其与混凝土透气系数的关系。     

硅粉纤维喷射混凝土单层衬砌技术及应用

对微硅粉钢纤维湿喷混凝土在隧道单层衬砌施工中的应用,进行了系统的分析和阐述.从湿喷硅粉钢纤维混凝土的工艺特点、施工中混凝土配合比选配、工艺流程、技术质量控制等方面,分析了实施隧道单层衬砌的控制方法和要点.并结合以往施工经验,提出了保证硅粉钢纤维喷射混凝土施工质量的控制途径.     

玉象隧道爆破振动监测与分析

现行公路隧道受到偏压和浅埋的影响较大,在围岩稳定性不高的情况下,其爆破施工会对隧道产生一定影响。广西玉象隧道围岩级别为V级,从洞口延伸至洞内120 m都属于偏压浅埋段,文中通过对该隧道浅埋段衬砌结构振速进行监测,并根据监测数据进行回归分析得到拟合公式,给出测试条件下的爆破参数建议值,同时,通过拟合公式预测距离掌子面较近衬砌结构的振速,并根据结果对爆破方案进行动态调整,以保障施工的安全。研究方法和结果可对类似工程提供参考。     

软土地层双线隧道地表沉降计算公式修正

由于双线隧道存在复杂的耦合作用,盾构施工引起的地表沉降规律极为复杂,所以准确计算地表沉降较为困难。本文基于Peck公式和Chapman修正参数,考虑先行隧道的施工影响和双线隧道的相对位置关系,通过参数的经验量化,建立了双线隧道地表沉降的计算公式。此外,依托苏州市轨道交通S1号线工程,讨论公式在不同土层中的适用性及参数取值范围,在此基础上采用PLAXIS 3D有限元软件对双线隧道盾构施工进行了数值模拟。结果表明：在软土地层中进行盾构施工,应用本文修正公式计算得到的地表沉降值与数值模拟和现场实测结果均较为吻合。修正公式考虑了双线隧道的位置信息,可以定量反映隧道埋深和双线隧道间距对地表沉降的影响。该研究可为软土地区双线隧道盾构施工沉降计算提供参考。     

预应力混凝土桥梁孔道摩阻试验研究

对预应力混凝土桥梁结构来说,预应力孔道的偏差系数k和预应力筋孔壁的摩擦系数μ的实际值与设计值往往会有偏差,这对施工和施工控制都是不利的,因此有必要对预应力摩阻损失进行现场测试.结合桥梁工程现场摩阻试验对孔道摩阻系数进行了研究,结果表明在现有施工水平下,摩阻系数的实际值与设计值相比偏大,这一结论可供桥梁工程技术人员参考.     

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.     

斜拉桥索塔锚固区预应力摩阻损失试验研究

为确定结构中的有效预应力水平,对巴东长江大桥索塔锚固区结构中具有多种线形的预应力筋孔道摩阻损失进行了试验研究,介绍了测试原理、方法以及获得的试验成果,并对结果进行了分析.试验获得了不同线形预应力筋在各分级张拉荷载作用下的预应力损失值;采用最小二乘原理,根据测试数据进行回归计算得到了摩阻系数和孔道偏差系数;与中国、美国各相关规范进行了对比,试验发现测试值与规范参考值有一定偏差.对于类似重要工程结构,建议宜采用试验测试方法确定孔道摩阻损失水平.     

隧道工程钢纤维混凝土喷射衬砌技术

某隧道工程的Ⅳ类围岩地段设计采用钢纤维混凝土喷射衬砌,钢纤维混凝土厚15cm,衬砌内缘预留25cm的补强净空。本文对该衬砌技术的设计、施工与质量控制措施等作介绍。     

基于损伤塑性理论的隧道衬砌结构开裂破坏的数值分析

基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了公路隧道结构的非线性模型,并利用大型工程模拟的有限元软件ABAQUS对所建立的模型进行计算分析,较真实地揭示了运营公路隧道衬砌结构开裂破坏的机理,得到了在山体塌陷、围岩偏压作用下隧道衬砌结构损伤值、应力的分布特性和规律.     

运营隧道裂损衬砌置换后新结构受力特性测试

为了分析衬砌置换的适用性,依托某二级公路隧道治理工程,对裂损二次衬砌置换后的结构受力特性进行了现场测试.测试结果表明:原初期支护与新施作的衬砌间接触压力较小,其值低于围岩松动压力计算值,且其分布呈现较为明显的非对称性;二次衬砌内力分布规律与接触压力分布规律类似,其轴力及弯矩值整体较小,表明衬砌置换后并未发挥明显承载作用,反映出依托工程采用衬砌置换手段并不合理.结合现场测试结果及衬砌置换施工实际情况,对衬砌置换的适用性进行了讨论,并给出了衬砌置换的适用条件及施工时的注意事项.     

长大隧道陡坡斜井设计优化对施工进度影响研究

结合斜井所处地段地质状况,从工期分析、安全分析、成本分析3个方面对原设计斜井方案进行了优化前后比较并提出了3种优化方案。通过纵向坡度调整、洞口位置、设计方案等因素分析,确定选用优化方案1组织斜井施工,以加快施工进度,以保证整条隧道的工期目标实现。优化方案1将Ⅳ、Ⅴ级围岩优化为Ⅲ级围岩,钢纤维喷射混凝土取代钢架和二次衬砌结构,可节省小断面陡坡长斜井支护及开挖的施工时间,优化后斜井比原方案节省工期189 d。有效解决了出渣、材料运输问题,妥善处理了弃碴、安全、拟投入的人员、机械设备、材料与工程规模等多方面问题,可为今后类似工程施工提供经验。     

浅埋隧道岩土体参数正交反演及衬砌工作状态评价

基于现场监控量测数据、正交设计理论、有限元理论和钢筋混凝土结构相关理论,提出合理评价隧道衬砌工作状态的新思路。即以拱项下沉和洞周收敛监测数据为依据,选取典型围岩物理力学参数,设计正交试验方案,采用有限元正交反演分析,得到岩土体计算参数;在此基础上通过有限元正分析,计算隧道衬砌内力,综合确定最危险截面;再根据钢筋混凝土结构理论计算衬砌的设计内力,提出采用衬砌结构安全度来评价隧道衬砌的安全状态,并将其工作状态分为安全、极限和危险3个状态。最后,以马鞍山隧道工程为例,对其衬砌结构的工作状态进行评价,得到其安全度为1.124,基本处于安全可靠状态,可为相关隧道的设计和施工提供借鉴和参考。