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     

基于模糊理论的优质工程综合评价方法及应用

将模糊理论应用于工程质量等级评价,给出了一种优质工程综合评价的方法,该方法考虑了影响评价对象的模糊因素,因而具有一定的实用性。     

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AHP和模糊理论耦合的隧道施工风险等级评价

为实现山区铁路隧道风险评价的目的,需要通过风险识别及风险评价手段将可能发生的风险进行人为管控。以昆明至宜良高速公路穿越山区隧道为研究对象,确定隧道施工过程中的4个一级指标、11个二级指标,采取指标模糊互补矩阵计算各因子权重及因子隶属度,运用层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)和模糊数学理论相结合的方法对隧道施工风险开展评价,确定项目各风险分级。结果表明,所选取的4个一级指标(突水涌泥、洞口工程、塌方、大变形)的权重依次达到0.295、0.119、0.254和0.332;经风险计算后突水涌泥风险、洞口工程风险、塌方风险、大变形风险计算值分别为7.43、4.54、8.54和12.22,其中大变形风险值达到12.35,处于极高风险等级。基于AHP和模糊数学理论构建的隧道施工风险评价模型,可以同时获得影响隧道施工的各因子风险等级,并进行风险等级以及总施工风险等级判别,对促进隧道正常掘进施工有一定的指导作用。     

基于云理论的隧道结构健康诊断方法

隧道健康状态诊断过程作为一个模糊系统,具有随机性和模糊性的特点.传统的隧道结构健康诊断方法无法妥善地将系统的模糊性和随机性关联在一起.基于此,针对隧道结构健康状态诊断系统的模糊性和随机性特点,提出了基于云理论的隧道结构健康状态诊断方法.首先,建立反映隧道结构健康状况等级评语集的正态云模型.然后,依据逆向云发生器原理,将隧道结构健康状态指标的监测数据的归一化结果值转化为隶属度云模型.将健康状态指标的重要性语言值转化为权重云,用于表征各健康状态指标的重要程度.最后,运用云理论的计算方法对隧道结构健康状态等级进行诊断,得到健康状态等级诊断结果的云模型.应用云模型的改进方法,对某市地铁2号线盾构隧道结构健康状态进行了诊断,极大提高了诊断结果的可视化和鲁棒性.     

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．     

基于模糊层次分析的桥梁状态综合评价方法研究

针对传统的层次分析法中专家评判构造判断矩阵主观性缺陷,提出了一种考虑评判模糊性的桥梁结构状态综合评价方法。在明确模糊评价的基本理论的基础上,给出了以三角模糊数代替传统的评判标度的因素权重计算方法,结合桥梁状态评价需求提出了模糊数层次分析法综合评价桥梁状态流程及实施步骤。以所提出的方法对一钢筋混凝土桥梁结构进行了以状态感知结果为依据的状态评价,结果表明,所提方法不仅能够更好的反映桥梁评价中的模糊性和不确定性、权重可很好地表达专家评判的意见,而且可较为全面地考虑影响桥梁结构状态的主要因素,反映桥梁的综合状况。     

沉管隧道基础灌砂模拟试验

基于相似理论与模拟试验,对沉管隧道基础灌砂的主要参数进行了研究;重点介绍了模拟试验的模型设计、试验流程、试验重点注意事项与试验技术要求,通过试验取得了所需的第一手数据,在对试验成果进行总结分析的基础上,对灌砂施工的主要参数进行了验证分析,其成果可为后续沉管隧道的基础灌砂施工提供参考与借鉴。     

沉管隧道浮运水动力学性能的数值分析

为了正确评估沉管隧道管段在水中浮运的水动力学特性,确定合理的水上施工参数,以广州生物岛沉管隧道为研究对象,在缩尺模型试验的基础上,采用CFD软件STAR-CCM+的改进型SSTk-ω模型,对不同施工参数条件下的管段周围的流场进行了数值模拟,分析了管段所受水动力作用的特性.结果表明,干舷值的变化对阻力系数的影响最大可达35.9%;受水横流的作用,在拖速为0.6~1.2 m/s时,管段拖运方向的阻力系数随着拖速的增加而减小;波浪对阻力系数也有影响,拖速越大,影响越明显,当拖速从0.8 m/s增加到1.2 m/s时,管段拖运方向的阻力系数与无波工况相比,增幅可达36.75%.     

基于电阻变化的钢索服役状态监测方法

钢索承受环境和载荷双重作用,其服役行为呈现复杂性和不确定性。控制钢索破断的是裂纹尖端应力,剩余强度会随着钢索服役有一定程度的下降。为了有效评价钢索的安全,提出一种基于电阻变化的钢索服役状态监测方法,通过监测电阻的变化,预判钢索的剩余承载力,判断钢索的服役状态。以服役23年的重庆李家沱长江大桥拆换的两段钢索中的钢丝为实验对象,建立了电阻变化和剩余强度、截面削弱的相关关系,以此判断钢索的剩余承载力。     

沉管隧道纵向抗震设计实例研究

采用有限元进行动力实例分析的方法可以确定整个隧道内力和位移分布,从而可以方便地确定管段接头的内力和相对位移。在横向和竖向地震动输入下,管段接口处的剪力键会承受一定的地震力,但水平抗剪强度足够,接头最大相对水平位移值应在允许范围内。沉管隧道管段间采用柔性连接方式可有效地降低接头内力,提高隧道在地震作用下的安全和稳定性。     

混凝土结构预应力服役离散性分析与性能评价方法

依据工程实测数据,验证了单筋有效预应力概率分布特征,提出了基于高斯混合理论的结构预应力系统概率分析模型,确定了峰度、偏度和函数差值控制的正态显著性判定准则,建立了适用于工程抽样的高斯混合模型正态化简化分析方法.以95%保证率为约束参数,建立了基于实测数据的结构有效预应力性态和服役性能评价方法.结果表明：结构有效预应力概率分布可采用单个正态或多个子分布高斯混合模型近似表征;以95%保证率为约束参数,可协调估计精度与实测效率之间的矛盾,满足工程测试需求,实现了预应力服役离散性的科学量化分析.     

沉管隧道地震响应分析的等效质点系模型探讨

条装地下结构如隧道、各种埋设管道等一般可看作弹性地基梁进行静力及动力分析。在地震条件下,结构与土相互作用,但土的振动成为主要因素。为分析土的地震响应需把基土这一三维连续体作简化处理,简化成为等效多质点模型。本文着重探讨这种简化模型的建立方法,推导等效方法,通过几种简化体系的分析比较,论证单质点串体系的合理性,并将其应用到广州黄沙－芳村珠江水下隧道工程的地震响应分析,为抗震设计提供依据。     

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。     

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.     

外海深埋沉管隧道基槽水下边坡设计与稳定性分析

以港珠澳沉管隧道为背景,针对其基槽边坡开挖深度大,地层地质条件复杂,受波浪、沉船等因素影响的特点,论述了基槽开挖设计的原则和方法,对边坡稳定性进行探讨,并通过试挖槽试验进行验证.结果表明,深埋沉管隧道基槽边坡最不利滑动面多位于上部地质条件较差土层,边坡根据地层分级设置是合理的,同时外海沉管隧道基槽应考虑波浪、地震、沉船等荷载作用.     

基于层次分析的交通状态模糊综合评价方法

城市交通状态的评价分析是实施交通管理与交通诱导的基础。为了得到准确的交通状态信息,本文提出了一种基于层次分析结合模糊综合评价的方法。评价过程中侧重于权重的分析,应用层次分析方法确定权重时,不只是单独用该方法中的一个计算方法,而是利用4种计算方法分别计算出交通状态的影响权重值,对4种权重值进行平均得到一个权重平均值作为最终权重向量。以赣州市章贡区K1线路的交通状态为例,通过层次分析法的4种计算方法分别对该线路上17个路段和4个交叉口的影响权重做出计算,以其平均值作为最终权重值。结合模糊综合评价方法对该线路的交通状态做出评价。实例验证结果表明,交叉口对交通状态的评价占据比较大的权重。同时,取平均值求得的权重值比4种计算方法单独计算取得的权重值更加合理科学。实例验证了方法的合理性和实用性。     

沉管节段接头剪力键结构形式合理性

为了优化剪力键结构,改善剪力键受力,采用三维数值模拟软件对沉管节段接头剪力键的受力特性进行了分析,并将结果与大比例尺模型试验剪力键受力特征及破坏状态进行比较,得出了剪力键端角处局部压应力较大,剪力键与衬砌衔接处局部拉应力较大的受力特点。针对上述受力特点,提出了在剪力键与节段衔接处增设受拉钢筋,对剪力键的结构形式进行了3种改变的建议,并将改变后的剪力键与工程原型进行局部三维数值模拟对比研究。研究结果表明:相比工程原型,增大剪力键端头倾角有利于剪力键受力,但效果并不显著;端角处采用圆角设计,能够明显改善剪力键受力,其端角处的局部应力较工程原型降低了27.2%;在端角处采用倒角设计,剪力键局部应力集中最显著,不利于剪力键受力,应避免采用。