港珠澳大桥沉管隧道的横截面承载力分析

以港珠澳大桥沉管隧道最大埋深段为研究对象,将沉管隧道简化为框架结构,采用荷载结构模型对结构内力进行分析,研究各构件的内力状态.在内力分析的基础上,进一步验算沉管隧道各构件的正截面承载力、斜截面抗剪承载力及结构表面混凝土裂缝宽度.计算结果表明:沉管隧道正常使用状态下的极限承载力由混凝土裂缝宽度控制,正截面承载力和斜截面抗剪承载力都远大于结构的内力;使用有限元软件Abaqus对沉管隧道模拟的结果与理论计算的内力状态、混凝土受拉破坏状态相吻合.     

排气管内二维非定常流动的冷态试验

为了认识排气管内的多维流动特性,提供排气管二维非定常流动计算的边界条件和考题数据,设计了１根二维的排气管模型．在柴油机倒拖时,测量了该模型排气管内６个截面的压力和速度分布的变化,研究了模型排气管内二维非定常流动．测量结果显示,同一截面不同测点的压力变化曲线非常接近;支管的速度分布曲线是不对称的,其峰随偏向支管的内壁面,进入总管后速度曲线呈偏向总管外壁面的不对称分布,随后渐渐变为对称分布．测量结果可用于排气管二维非定常流动的计算．     

基于ANSYS的沉管隧道管段内力三维有限元分析

为简化沉管隧道管段内力的计算并能得出合理的计算结果,方便结构设计,提出了利用ANSYS有限元软件对沉管隧道管段进行内力三维有限元分析．通过工程实例数据,建立模型、划分网格、施加边界条件和计算荷载,分析得出了合理的计算结果,可以为以后的沉管隧道设计提供参考．     

超长沉管隧道抗震设计及其关键性问题分析

在分析国内外沉管隧道抗震性能研究的基础上,以港珠澳大桥沉管隧道为背景,阐述了超长沉管隧道抗震设计与分析中迫切需要解决的4个关键性问题,即沉管隧道土体与结构相互作用的动力计算方法、非一致地震激励下超长沉管隧道地震响应分析方法、沉管隧道减震控制技术以及沉管隧道振动台试验模拟技术,并指出了沉管隧道工程抗震研究的几个方向.     

考虑接头力学特性的沉管隧道计算方法

基于沉管隧道管节接头的构造特征,建立接头的力学模型,将接头位置管节间的相互作用离散为一系列由剪切弹簧、法向弹簧组成的组合弹簧和体现相互之间空隙的阈值。根据得到的节点弹簧法向位移、切向位移,在计算过程中实时判断接头的工作状态并动态调整弹簧刚度参数,并将接头模型应用到沉管隧道结构计算中。该方法可与沉管隧道管节模型结合,综合考虑沉管隧道在不同自由度方向上的结构性能,计算管节和接头的内力与变形。最后,以港珠澳沉管隧道为研究对象,研究沉管隧道接头在实际荷载作用下的受力与位移情况。     

基于三角模糊理论的沉管隧道结构服役状态评价方法

为进一步提高在役沉管隧道结构服役状态评价的准确性和可靠性,运用三角模糊理论和层次分析法,提出一种新的运营沉管隧道结构服役状态评价方法。根据运营沉管隧道的结构特征、病害主要影响因素,构建沉管隧道结构服役状态评价指标体系,其中准则层包含6个类别,结构裂缝、渗漏水、结构材质劣化、结构应力、结构变形和水环境;指标层包含14个指标,裂缝长度、裂缝宽度、渗漏速率、渗漏面积、混凝土强度、钢筋横截面损失率、钢筋应力、混凝土应力、水平剪力键应力、竖向剪力键应力、不均匀沉降、接头张开、接头错动和侵蚀水pH。建立了运营沉管隧道结构服役状态等级四级划分标准,并给出了相对应的特征描述以及服役状况评价值。推导了沉管隧道结构服役状态评价指标权重及隶属函数计算过程,得到了沉管隧道结构服役状态评价指标体系中各个指标、元素的绝对权重以及服役状态不同等级对应的隶属度。将提出的评价方法应用于工程实例进行计算分析,并与其他方法进行对比分析。结果表明：该实例中沉管隧道结构监测断面的服役状态综合评价计算值为6.870,隶属度计算值为0.935,隧道结构服役状态评价为等级Ⅰ(结构正常或局部轻微损坏),提出的评价方法在沉管隧道服役状态...     

沉管隧道多尺度方法与地震响应分析

针对目前沉管隧道多质点-弹簧抗震简化分析模型的不足,如无法合理模拟沉管接头的细部构造及力学特征,提出了一种同时表征沉管隧道宏观整体响应和细观接头构造的多尺度分析方法,其中宏观多质点-弹簧-梁耦合模型用于描述沉管隧道结构与地层的动力相互作用以及宏观整体地震响应特征,细观精细化模型用于捕捉沉管接头的张合量、剪力键受力等动态...     

潮汐荷载引起沉管隧道沉降计算方法

根据潮汐荷载的特点和沉管隧道的实际情况 ,建立了双层土地基和单层土地基的隧道沉降计算方程 ,并利用Laplace变换求得了沉降分布和量值计算的解析表达式 .通过对沉管隧道工程实例的计算分析以及与实例的数据比较 ,探讨了所提出的计算方法在沉管隧道设计、施工以及管理维护中的应用可行性     

深水超长沉管隧道接头及止水带地震响应研究

依托港珠澳沉管隧道工程,建立了3维实体连续有限元模型,对这条深水超长沉管隧道在地震作用时接头处的内力和位移情况以及止水带的压缩与变形进行了详细的模拟与研究,重点分析了地震作用时沉管隧道接头处的相对位移(包括管节接头和节段接头)、管节接头处GINA止水带的变形,为施工和运营期的安全与维护提供必要的指导和依据.     

土-海底沉管隧道体系三维地震响应分析

以港珠澳大桥工程中大型海底沉管隧道为工程背景,根据工程场地土层地质实际分布情况,建立了沉管隧道上方无回淤土和有回淤土两种计算条件下的土-沉管隧道体系的大型三维精细化有限元计算模型.在计算模型中考虑了沉管接头非线性、土与隧道间的接触非线性和土层介质非线性等特征.采取直接从基岩面输入一致地震和地震行波两种激励方式,运用动力显式算法对土-沉管隧道体系进行地震响应分析.数值结果表明,回淤土体减小了模型的自振频率,增大了隧道的地震响应;不同地震波激励形式和激励方向对隧道接头的相对变形和管节内力响应的影响不容忽视.     

静压桩沉桩施工对临近隧道的影响

基于圆孔扩张理论运用FLAC^3D 有限差分软件模拟了静压桩沉桩挤土过程, 并对土体位移的数值模拟结果与解析解计算结果进行了对比, 二者的计算数值与变化趋势吻合得较好. 在此基础上, 运用位移贯入法模拟沉桩的摩擦作用, 使沉桩全过程的计算结果更趋近于实际情况. 基于此数值模拟方法分别计算沉桩深度为4, 8, 12, 16, 20 m 的沉桩行为对临近隧道的变形与内力影响, 得出了以下结论: 静压桩沉桩对邻近隧道的变形有较明显的影响.随着沉桩深度的增加, 隧道结构位移也随之增大, 且以水平位移为主. 当沉桩深度达到20 m 时, 隧道结构最大位移为11.55 mm. 沉桩过程亦使隧道产生一定的扭转: 沉桩深度为4, 8, 12, 16 m 时, 隧道顺时针偏转(背向沉桩方向);沉桩深度为20 m 时, 隧道逆时针偏转(朝向沉桩方向). 随着沉桩深度的增大, 隧道结构的附加弯矩从对称竖向轴线分布逐渐向逆时针方向偏转至对称横向轴线分布; 沉桩后隧道的弯矩图有逆时针扭转的趋势(转向沉桩侧), 且大部分隧道结构的弯矩绝对值有减小趋势.     

静水压力下吸声覆盖层的声学性能分析

基于圆柱型空腔吸声覆盖层的二维解析理论,在只考虑黏弹性圆柱管中最低阶轴对称波的条件下,推导出圆柱管的平均阻抗,将变截面圆柱型空腔腔体单元近似为截面呈阶梯变化的多个圆柱管组合,用传输线组合描述整个腔体单元,以简化吸声覆盖层声学性能参数的计算方法;利用有限元软件分析了静压条件下吸声覆盖层的腔体单元变形,结合简化计算方法分析了静压对吸声覆盖层声学性能的影响.结果表明,静压作用于吸声覆盖层引起了腔体单元厚度减小和空腔半径缩小,使得吸声覆盖层的低频吸声性能变差,且吸声峰值向高频方向偏移.     

沉管隧道的ANASYS三维有限元分析研究

随着社会经济的发展和交通的日益发达,越来越多的水下隧道走入人们的生活,采用沉管法修建水下隧道是一种常用而且先进的施工技术方法。近几年,在国内和国际上采用这种方法的水下隧道越来越多,在设计沉管隧道时,需考虑结构的样式、施工方法、水文地质情况等诸多因素。文中结合广州黄沙至芳村珠江水下隧道工程的工程实例,介绍了基于大型通用有限元软件ANASYS的沉管隧道的三维有限元模拟分析。根据从实际工程中提取的资料和数据,首先对沉管隧道周围(如水、土等)的介质进行了相互作用关系和力学分析的研究,并对其进行了基础理论计算,然后以计算结果为依托,通过建立模型、进行网格的划分、荷载和边界条件的约束和施加对沉管隧道进行数值仿真模拟,从而得到准确合理的分析结果。通过分析结果中的应力、应变图形可以直观的判断出沉管隧道的应力和应变分布情况,从而知道沉管隧道结构容易变形和破坏等的部位和破坏机理,以便于对沉管结构的设计与研究,并为以后的沉管隧道设计研究工作提供参考。     

沉管隧道接头三维非线性刚度力学模型

根据沉管隧道接头的构造特征,在接头静力平衡关系的基础上,建立了沉管隧道接头力学模型.该模型可以计算接头的轴向位移、切向位移以及转角,考虑了沉管隧道接头变形协调几何关系、GINA止水带和OMEGA止水带的应力-应变关系,并依据剪力键的相对位移对接头处不同工作模式进行了识别与划分.对不同工作模式下剪力键的受力作用机理进行了分析.利用此计算模型,得到了沉管隧道接头的位移和力的关系曲线,并对沉管隧道接头处不同构件的材料选取给出了建议.     

基于点云的TBM隧道成型质量检测方法及应用

以硬岩隧道掘进机(TBM)隧道围岩为研究对象,应用三维激光扫描技术检测TBM隧道成型质量,提出了基于三维激光扫描技术的TBM隧道成型质量自动检测方法.将车载云台和二维激光扫描仪组成的三维扫描装置安装在TBM主梁上,车载云台带着二维扫描仪朝刀盘方向快速旋转90°,通过旋转编码器将扫描仪的二维点云实时转换成隧道的三维点云,对点云进行隧道轴线计算、滤波、截取等预处理,通过截面提取与三次分段Hermite插值曲线拟合的方法计算围岩的剥落与塌方.提出了隧道成型质量参数并依据其判断隧道成型质量,结合TBM隧道工程实例进行分析,验证TBM隧道成型质量检测方法的可行性.采用本方法可实现在TBM施工过程中隧道成型质量同步进行检测,形成数字化测量体系.     

矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式与不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明:两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但二衬结构单独承载模式得到的最不利截面结构可靠度指标偏低.为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承载模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径.     

基于土-钢共同作用模型的覆土波纹钢板拱桥施工过程受力分析

通过积分计算波纹钢板截面特性,并利用刚度等效的原则将其简化为平钢板,建立了平面二维土体与结构共同作用模型,计算分析了土体参数对结构受力的影响.采用有限元分析技巧,对一座实际波纹钢板拱桥的施工过程进行了模拟,计算分析了施工过程中关键截面的变形和内力变化规律.计算和分析结果表明,波纹板截面特性的积分算法具有很高的精度,通过刚度等效方法建立的土-钢共同作用模型可以考虑土与结构相互作用.施工过程的模拟结果说明,覆土波纹钢板拱桥施工过程中变形和内力变化较大,施工中应严格分层,对称回填、压实,并应特别注意覆土回填至拱顶附近时的位移和内力变化.     

隧道内地源热泵热交换管与隧道结构相互影响

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速扎敦河隧道中.系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和保温水沟加热.热交换管以串联纵向的布置形式埋设在初衬和二衬之间.通过计算含热交换管承载截面面积和惯性矩的减小率,分析得到热交换管对隧道衬砌承载力的影响较小,可以忽略.隧道结构内包括锚杆、防水板和钢拱架,通过建立单因素对比计算模型,分析各构件对热交换管换热量的影响,研究表明:①锚杆对热交换管换热量产生的影响不明显,最大仅为2.3%;②运行前期,应充分考虑防水板对热交换管换热量的不利影响,但长期运行后,可忽略防水板的不利影响;③运行前期,钢拱架对热交换管换热量有显著的提升,但长期运行后,该影响趋于不明显.     

南京长江沉管隧道竖井地震反应分析

通过对南京长江沉管隧道竖井的分析研究,建立有限元模型,然后运用ＳｕｐｅｒＳａｐ程序计算得到竖井及竖井各板弯矩的最大值以及最大值发生的位置,用于指导结构设计,对南京长江沉管隧道的修建有重要的作用．     

变截面激波管中激波运动规律的初步数值研究

利用有限差分方法求解变截面激波管中存在激波的二维流体流动问题。着重研究初始流场为静止和超音速两种情形。分析讨论所得计算结果,并和已有实验结果进行了比较。