北京地铁十号线光华路站开挖群洞效应的数值模拟研究

结合北京地铁十号线一期光华路地铁站的工程和地质条件,运用FLAC3D软件对车站主体浅埋暗挖的五种不同施工顺序的方案进行模拟研究.在相同的地表荷载、固定约束和土体参数的情况下,模拟研究得出车站周围土体应力、塑性区和位移的基本变化规律,并确定群洞效应下开挖顺序的推荐方案.研究结果表明:(1)车站开挖过程中和完成后,破坏区主要集中在中洞与两侧洞之间的区域,即群洞之间部位,并从中洞两侧垂线以45°角向外扩散;(2)中洞的跨度对地表的沉降量有着明显的影响,对于群洞而言,先对左右洞室进行开挖可有效地减小开挖中洞的位移变化量;(3)中洞的拱形支撑能有效抑制地表的破坏区,考虑群洞效应时应先保证中洞洞顶部分的强度.     

管幕预筑浅埋隧道稳定性分析

沈阳某地铁车站是国内首次应用管幕预筑法施工的特大浅埋暗挖隧道,通过对该隧道土方大开挖阶段的稳定性进行分析,提出预支护荷载作用下隧道稳定性分析方法,推导预支护荷载作用下稳定性安全系数计算公式,并依据其工艺特点进行监测设计和分析。研究研究表明:实测地表沉降满足施工要求,且实测衬砌结构的环向应力为-11~15 MPa,为衬砌设计强度35 MPa的31.4%~42.9%;预筑较常规设计方法小的衬砌厚度即可维持隧道的稳定性;基于预支护荷载的隧道稳定性分析方法和安全系数公式对管幕预筑隧道的稳定性分析具有理论和实际意义。     

浅埋暗挖隧道引起建筑物沉降的预测方法

在考虑建筑物刚度的情况下,得到浅埋暗挖隧道引起建筑物沉降的预测方法,通过利用弹性地基梁原理,将经验公式法计算得到的浅埋暗挖隧道地表沉降值转换成沉降反力,再利用MIDAS-GEN软件计算沉降反力引起的建筑物沉降。利用工程实例验证该方法的可靠性,分析隧道与建筑物相对位置、基床系数、建筑物刚度以及土体损失率的影响规律。结果表明:该方法的计算结果与实测值比较吻合;建筑物沉降曲线的斜率随建筑物与隧道之间距离的增大而增大;建筑物沉降值随k的增大而减小;随建筑物刚度的增大,沉降曲线趋于直线变化,建筑物沉降差变小;随着土体损失率的增大,沉降曲线的斜率越来越大。可见该方法具有一定的可行性。     

地铁暗挖车站"PBA"洞桩法施工技术

介绍了北京地铁10号线苏州街暗挖车站的施工技术,包括施工工艺的选择、工艺的原理和特点、施工步骤及施工关键技术等。     

一类双排桩支护结构参数优化与工程应用

由于支护空间受到限制等原因,一类双排桩支护型式设计为前后排桩之间没有土体,形成只有后排桩挡土的空间门架式结构。比较分析了一类双排桩三种计算模型之间的差异,在已给出此类双排桩支护结构内力及变形计算方法基础上,结合基本算例,进一步分析竖向弹簧刚度、连梁高度、排距及桩的入土深度对双排桩内力及变形的影响。通过对结果的分析,给出了一类双排桩支护结构设计的参考值。由于弯矩最大值发生在前排桩顶,提出了加强桩顶结点刚度措施的建议。最后结合工程实例对内力变形计算值与实测值作了比较分析,验证了理论分析的合理性,所得结论对一类双排桩支护结构设计具有一定的参考价值。     

考虑土-结构相互作用的车桥系统耦合振动分析

列车提速加剧了车桥系统的耦合振动，为此结合天津轻轨工程分析了考虑土一结构相互作用（SSI）效应的车桥系统的耦合振动．分别建立了考虑SSI效应和不考虑SSI效应（即墩底固接）的车桥系统耦合振动的分析模型．在车桥系统模型中，建立了27个自由度的车辆模型；在桥梁模型中采用空间梁单元进行模拟；在考虑SSI效应中，以弹簧和阻尼器模拟土介质的动力性质，将群桩基础等效简化为弹性地基梁．对天津轻轨工程一座四跨预应力混凝土连续刚构桥的数值仿真分析结果表明，考虑SSI效应，对桥梁结构的横向和扭转角位移响应影响显著，而对桥梁结构的竖向和纵向位移响应影响不大，其中横向位移最大增幅达90％，扭转角最大增幅接近38％．可见，处于地基软弱地区的铁路桥梁，SSI效应会对车桥系统的耦合振动产生不容忽视的影响．     

PBA地铁车站施工技术研究

暗挖洞桩（Pile Beam Arch,PBA）工法施工适应于路面空间小、车站跨度大等城市地铁修建,其施工过程非常方便和安全,可极大地降低工程施工过程中的人员安全投入,投资成本也比较经济和合理。以沈阳地铁三号线三好街站为工程背景,阐述了地铁暗挖车站PBA技术的施工过程及PBA工法在实际施工过程中的原理与工艺特点,详细介绍了小导洞开挖方法及导洞开挖顺序,为今后类似的暗挖车站工程项目施工提供了技术支持。     

单环预应力作用下混凝土压力管道受力分析研究

以弹性地基梁理论为基础,提出了无限长、半无限长和有限长预应力混凝土压力管道在单环预应力作用下的内力理论计算公式,并将计算结果与三维有限元分析结果进行了对比。得到了预应力筋束最大间距的计算方法,以保证压力管道各横断面能够建立相同均匀的预压应力;提出了预应力筋束分步张拉施工与荷载控制方法,以减小管壁混凝土的轴向次弯矩。研究结果对避免预应力张拉施工阶段在管壁混凝土内表面出现环形裂缝及合理进行预应力筋束布设等具有一定工程应用价值。     

考虑埋深效应的弹性地基中梁分析

采用变分原理,给出了可考虑埋深影响的弹性地基中梁受力和变形的解析方法.弹性地基采用改进Vlasov双参数模型模拟,通过对地基 - 梁系统的最小势能取变分,导得了梁的变形控制微分方程,并得到了与地基梁埋深相关的形状参数.结合边界条件,采用迭代方法可对梁和地基的变形进行求解.通过算例进行了参数分析,探讨了埋深比对形状参数、位移竖向衰减函数以及地基梁的内力和变形的影响.结果表明,随着梁埋深比的增加,形状参数和位移竖向衰减函数减小,梁的竖向位移和沉降均有所减小.     

不同结构参数下STS管幕构件力学性能的数值分析

以8榀STS(steel tube slab)管幕构件室内试验为依托,为充分研究STS管幕构件的力学性能,建立构件的有限元模型,分析钢管厚度、螺栓直径、配筋率、翼缘板间距等参数对STS管幕构件力学性能的影响.结果表明:钢管厚度的变化,对试件的极限承载力影响不大,但能够有效地提高试件横向刚度;翼缘板间距的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响较显著;螺栓直径、配筋率的变化,对试件的极限承载力和横向刚度影响均不明显.     

基于模糊数学的STS管幕结构的连接参数优化

依托STS管幕结构纵向抗弯性能试验,建立了STS管幕构件纵向抗弯性能有限元分析模型并验证了模型的可行性.采用正交试验研究了钢管壁厚、钢管直径、螺栓直径、钢管间距、翼缘板厚度对构件纵向抗弯承载力、跨中位移和经济性指标的影响,结合模糊数学理论优化了连接参数.结果表明:对构件达到屈服荷载时跨中位移影响最大的参数为钢管直径,对构件纵向抗弯承载力和每延米构件材料平均价格影响最大的参数为钢管壁厚.为兼顾安全性和经济性,连接参数比值应为钢管直径∶钢管壁厚∶螺栓直径∶钢管间距∶翼缘板厚度 =1∶ 0.03∶0.05∶1.15∶0.02.     

装配式张弦梁钢支撑结构力学性能分析

为明晰装配式张弦梁钢支撑系统中预应力张弦梁结构的力学性能,采用ABAQUS有限元软件对张弦梁结构进行数值模拟分析.通过张弦梁撑杆预应力、撑杆截面尺寸、冠梁截面尺寸和桩基侧向刚度等影响因素分析张弦梁钢支撑的受力性能.利用MIDAS有限元软件对张弦梁钢支撑进行整体建模分析.结果表明：张弦梁靠近对撑部分的拉杆的承载能力对整个张弦梁的承载力起决定作用;增大撑杆预应力和桩基侧向刚度对张弦梁钢支撑承载能力有明显增强;增大撑杆截面和冠梁截面对张弦梁系统的承载能力提高不明显;张弦梁钢支撑系统的基坑位移处于预警值范围内,支撑系统对基坑位移有较好的控制作用.     

感应回火对冷成形高强度钢方管力学特性的影响

针对直接冷弯成形工艺制备的高强度钢方管出现弯角力学性能下降、冷作硬化效应明显和残余应力集中等问题,提出了在线局部感应回火工艺.该工艺有效解决了冷成形高强度钢方管角部缺陷问题,并发现不同感应回火温度对弯角力学性能有较大的影响.结果表明:当回火温度在650℃时,方管弯角处强度和延伸率与原材料性能接近,在酸洗压扁实验中的压下量超过方管对角线1/2仍没有裂纹出现,残余应力大小和分布也得到一定程度的改善;当回火温度为700℃时,高强度钢方管弯角强度开始降低,热影响区变大,残余应力分布异常.     

装配式斜交空心板桥受力特性分析

运用空间板壳有限元法,对装配式斜交空心板桥弹性阶段的受力特性进行全面分析．计算装配式斜交空心板桥的内力影响面,得到内力的控制截面．同时对比分析了装配式斜交空心板桥、整体式斜交空心板桥与装配式正交空心板桥的内力、支座反力以及变形的特点,为装配式斜交空心板桥的设计提出了若干值得注意的问题及其理论依据．     

焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋力学性能的影响

超大跨拱桥钢管拱肋本身对温度比较敏感,且误差累积效应明显,因此拱肋在焊接施工过程中的焊接缺陷对结构性能产生的不利影响将十分突出,甚至威胁结构安全性。为研究焊接缺陷对超大跨拱桥钢管拱肋整体力学性能影响,采用ANSYS有限元软件分析了拱肋钢管焊接残余变形大小与分布,并引入结构整体分析当中,得到了焊接残余变形对整体结构的影响规律,并从拱肋焊接制造方面提出了减小焊接变形的具体措施。结果表明：钢管-钢管对接焊接沿轴向焊接残余变形最大,为1.26mm;焊接缺陷使拱肋最大节点变形与最大杆件内力分别增大34.6%和22.9%;提出的施工措施对类似500m级拱桥工程减小焊接变形具有一定的指导性作用。     

装配整体式空间钢网格盒式结构住宅平面不规则楼板的研究

当楼板平面不规则的时候楼板的性能便不满足刚性楼板假定。通过装配整体式盒式结构与普通框架结构的对比探讨楼板局部不连续的一般力学特性,并且得出装配整体式空间钢网格盒式结构不同于一般结构的特点。针对楼板凹槽与楼板开洞处可能出现的应力集中现象应采取适当的加强措施,通过一个盒式结构算例的静力推覆计算,探讨了罕遇地震下的盒式结构的抗震性能。     

钢管混凝土板柱结构剪力环节点冲切试验

介绍了钢筋混凝土板柱结构节点的试验结果,受力性能和变形性能,探讨了剪力环尺寸和刚度,预应力混凝土及主筋是否穿过核心区对冲切性能的影响,同时给出了受冲切承载力的计算模式。     

隧底溶洞对衬砌结构力学行为的影响

基于考虑地基剪切变形的Pasternak弹性地基梁理论,推导了无仰拱隧道拱脚处地基梁的位移和内力计算公式,对比分析了Pasternak模型和Winkler模型计算结果,与现场监测结果对比,并基于Pasternak模型研究不同介质压缩模量及不同溶洞规模情况下衬砌的变形受力状态.研究结果表明:Pasternak模型的计算结果比Winkler模型偏小,更符合实际变形受力情况;在溶洞和围岩的交界处衬砌存在明显的反弯点,且交界处剪力最大;溶洞填充物压缩模量与围岩压缩模量比值小于等于0.5时,溶洞段衬砌位移和内力急剧增加;溶洞规模对衬砌位移和剪力影响显著,长度8 m以上溶洞对衬砌结构危害性较大.     

钢管混凝土模型拱的弹性动力稳定性研究

以一钢管混凝土模型拱桥为例，首次进行了此类桥型在地震激励下的动力稳定性分析，探讨了结构动力稳定临界荷载的判定方法，初步建立了适合拱结构的动力稳定性判别准则，并研究了初始几何缺陷和地震加速度输入方向对动力稳定性能的影响，为进一步研究实际结构的动力稳定性能打下了基础。