地铁区间隧道三维地震反应分析

针对地铁区间隧道结构,基于粘弹性人工边界单元,利用大型通用有限元ABAQUS软件建立了考虑土-结构动力相互作用的地铁区间隧道的三维有限元计算模型,研究地铁区间隧道衬砌结构和车站结构的地震响应及影响因素.分析区间隧道在不同地震波作用下的地震反应,比较SV及P波方式传播的影响,对比分析区间隧道衬砌结构在不同衬砌厚度、采用不同衬砌材料情况下衬砌结构的地震反应.明确了在地震作用下区间隧道容易遭受破坏的一些薄弱部位,设计时应重视这些薄弱部位的抗震设计,对薄弱部位进行加强.总结了一些区间隧道的地震响应规律,对区间隧道的抗震设计具有参考意义.     

双层衬砌输水盾构隧道鲁棒性设计方法

双层衬砌输水盾构隧道设计需要考虑其施工过程及受力特性,同时地层的不确定性也影响结构的安全性能. 为此结合双层衬砌输水隧道的受力特点,基于极限状态设计原则,采用两阶段法分别计算外衬单独承担外压及内外衬共同承担内外压两种受力状态,对截面受力、收敛变形及最大裂缝宽度均加以安全性约束,建立了双层衬砌输水盾构隧道横断面鲁棒性设计方法及流程,并结合实际工程案例进行了结构设计参数的优化. 研究表明：鲁棒性设计方法综合考虑隧道建设成本及结构对外部参数变异的敏感性,引入约束多目标优化算法可以获取完整三维Pareto前沿面. 采用赋权重的方法统一两种极限状态下的鲁棒性指标,可以实现成本-鲁棒性的二维优化 . 通过将隧道分段并提取典型断面优化的方式可有效解决纵向不同区段参数变异性较大的问题,保证掘进中的参数统一及隧道安全.     

径向谐和激励下圆形隧道衬砌的动力稳定性

对径向谐和激励下圆形隧道的动力稳定性进行了研究,从动荷载下衬砌结构的振动方程出发,得到了隧道衬砌动力失稳临界频率计算公式,对可能影响隧道衬砌动力稳定性的因素进行了参数分析,探讨了系统参数,如地基土的性质、衬砌径厚比、外激励的性质以及系统的阻尼对衬砌动力稳定性的影响.计算结果表明:隧道周围土体的性质以及系统阻尼对衬砌的动...     

列车动载作用下复杂岩溶隧道受力特性分析

论述了隧道衬砌-围岩系统动力分析的理论及计算方法,采用激振函数模拟列车竖向移动荷载,建立岩溶段连拱隧道的三维有限差分计算模型,分析了拱梁和直梁两种不同溶腔跨越方案中隧道结构变形和受力特性的差异.计算结果表明,两种不同跨越方式下隧道衬砌结构受力变形均满足规范要求.就跨越梁结构本身的受力特性而言,拱梁结构略有优势;但从施工安全性和经济性角度综合考虑,推荐采用直梁跨越方案.     

高烈度地震区双线公路隧道地震动力响应分析

结合具体工程,从土-结构相互作用模型出发,利用粘性边界条件,采用时程分析法,对高烈度地震区双线公路隧道衬砌在地震作用下的反应进行数值模拟,并对模拟结果进行分析讨论,得出了高烈度地震区公路隧道地震动力响应的一般规律及隧道衬砌抗震的薄弱环节,并提出了相应的建议.     

桥隧相连结构静动力特性影响因素分析

采用三维静动力有限元计算方法,对隧道洞口段桥隧相连复杂结构静动力特性的影响因素进行分析.考虑围岩、隧道衬砌以及桥台的相互作用,根据动力有限元的特点建立简化计算模型并验证其可靠性,分析列车速度、高跨比、桥台伸入隧道长度等,对隧道结构的静动力响应的影响.计算结果表明:列车速度、列车制动荷载及隧道高跨比对隧道结构的静动力受力特性影响较小,除竖向位移外,隧道其余应力及位移的变化在10%以内:对于单线桥隧相连结构,桥台伸入隧道长度应达到4 m以上,以保证桥隧相连结构处于相对较佳的受力状态.     

石膏围岩隧道衬砌结构破坏模式及时变可靠度模型

石膏围岩具有很强的膨胀性和腐蚀性,在隧道全寿命周期内均会引起衬砌结构自身强度劣化及受力增加,严重影响隧道二次衬砌结构可靠性.针对石膏围岩膨胀特性和腐蚀性对隧道二次衬砌结构的影响分别建立了二次衬砌结构膨胀破坏模式和腐蚀破坏模式;考虑石膏围岩膨胀性和腐蚀性对隧道衬砌结构的综合影响,建立了石膏围岩隧道二次衬砌结构综合破坏模式;基于结构体功能函数,推导出能够初步考虑围岩膨胀性和腐蚀性的隧道衬砌结构可靠度指标计算公式;并分别建立了三种破坏模式下的时变可靠度分析模型.采用石膏围岩隧道衬砌结构综合破坏模式下的时变可靠度模型对礼让隧道进行了分析,得到其在使用寿命100 a内的可靠度指标变化规律.根据计算结果可以优化石膏围岩隧道衬砌结构的抗腐蚀、抗膨胀和支护结构设计参数,并对石膏围岩隧道使用寿命周期内的合理维护及维修提供依据.研究成果可推广应用于隧道衬砌结构的可靠度研究中.     

盾构区间隧道衬砌结构的抗震计算

在广泛总结分析国内外关于地下工程结构抗震设计文献的基础上 ,从多自由度体系的动力平衡微分方程出发 ,采用时程分析法 ,计算盾构区间隧道衬砌结构的地震反应 .详细论述了近几年来逐步成熟和完善的一种数值积分方法———连续介质快速拉格朗日差分法 .讨论了土体材料的动力特性 .建立了盾构区间隧道抗震设计方法 ,并将其运用到广州地铁二号线赤岗—客村区间隧道的抗震设计中 .     

动力扰动下既有隧道的动态响应及衬砌影响分析

基于现场监测数据,利用FLAC3D研究了拱桥铺隧道在动力扰动下的动态响应及衬砌产生的影响.研究结果表明:底部动载下,相对于无衬砌隧道,有衬砌隧道能改变除拱底外其它测点的运动方向,防止隧道内陷并能够有效减少隧道锚固壁位移;隧道锚固壁4个测点均承受压应力,且无衬砌支护时压应力值远小于有衬砌时,前者围岩表现更为"松散";有衬砌支护隧道拱肩处锚杆轴力出现中性点,而无衬砌支护时锚杆均为受拉,后者锚杆轴力峰值位置更靠近锚固壁,衬砌能有效分担围岩荷载并减小锚杆负载;有衬砌时锚杆轴力相对增速快且振幅大,而无衬砌支护隧道在应力波冲击后,锚杆轴力相对增速慢且振幅小,即衬砌能通过动态调整协助锚杆承担动荷载.     

围岩不同模量特性对隧道支护结构的影响分析

基于拉压不同模量弹性理论,编写了有限元程序,通过对一个平面应力圆环的分析,验证了程序的正确性.分析了一个典型隧道断面支护结构的受力与变形状态,给出隧道支护结构应力场和位移场随着不同模量系数的变化规律,发现不同模量系数的变化对衬砌结构的位移与锚杆的轴力影响较小,而对隧道结构受拉区的应力场以及受拉区区域影响较大,为隧道支护结构设计提供新的理论依据.