隧道破碎段钢拱架单榀受力分析及预防措施

通过分析造成拱架单榀受力产生的原因,从多角度阐述了解决单榀受力的措施,为安全地施做软弱围岩隧道的初期支护提供一定的借鉴。     

斜穿过砂卵石层地质构造隧道开挖的三维数值模拟分析

以某地铁隧道浅埋暗挖法为研究对象,建立了斜穿过砂卵石地质构造隧道开挖的三维有限模型.通过模拟隧道开挖,分析了隧道在不同支护工况下的围岩应力、位移、塑性区.分析结果表明,在第一步开挖后围岩位移较小,第二步开挖后在砂卵石层最厚处的围岩位移急剧增大并在后续开挖过程中趋于稳定;开挖过程中砂卵石结构本身的性质使其承载力小,因此在其地质层处出现了塑性区;锚杆的支护作用提高了围岩的整体性能,减小了拱顶上部围岩的内应力;隧道开挖后的卸载作用使钢拱架承受上部围岩荷载且主要承受压应力.为防止隧道产生塌方开挖后应及时施做初期支护和二期衬砌.     

现浇平转连续梁桥拆架方式对支架受力的影响

结合工程实例建立有限元模型分析了不同支架拆除方式下支架的受力变化情况,并将拆除过程中支架所受最大荷载和支架拆除前的荷载进行了比较。研究结果表明:从悬臂端向桥墩方向的拆架方式下支架所受最大荷载达到支架拆除前荷载的234%,说明了拆架方式不当可能会引发支架失稳破坏,所以拆架方式对支架受力的影响是不容忽视的。     

斜交空心板梁极限承载力数值模拟分析及计算方法研究

采用三维实体单元建立斜交角度分别为15°、30°、45°的斜交空心板梁模型,进行考虑材料非线性的极限承载力数值模拟计算,通过模拟计算得出各种斜交角度空心板梁从承受荷载直至最终破坏的整个受力过程中的荷载-位移曲线、板梁中预应力筋的荷载-应力曲线。分析表明,不论斜交角度如何,斜交空心板梁的受力过程都可划分为预加力反拱及弹性受力、混凝土开裂及带裂缝工作、预应力钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏等4个阶段。通过计算对比发现,在对称荷载和非对称荷载作用下,各种角度的斜交空心板的极限荷载、截面的破坏形态存在一定的差别。以数值模拟计算的结果为依据,总结修正斜交空心板截面强度计算公式,以便工程设计参考使用。     

地下工程格栅支撑模型的试验研究

为研究地下工程格栅支撑这一新型支护结构的力学性能,进行了一系列格栅支撑的小比例结构静力加载试验,分析了格栅支撑的承载力性质和破坏特性。结果表明,格栅支撑是一种刚度可以调节、结构受力合理、强度安全可靠、符合现代支护原理的优良支护结构。     

大跨度钢管混凝土拱桥拱脚局部应力分析

建立了钢管混凝土拱桥拱肋与预应力混凝土系梁连接部位三维有限元空间模型,模拟了该部位在各种荷载工况下的受力情况。计算结果表明,拱脚结点以受压为主,结点内部应力分布较均匀,总体受力合理,满足设计要求。为工程设计和施工提供了合理的依据。     

三向土工格栅加筋道砟界面宏细观特性离散元研究

为研究拉拔荷载作用下格栅-道砟界面宏细观力学响应,基于离散元数值模拟,建立三向土工格栅加筋道砟的拉拔试验数值模型,揭示了格栅轴力及格栅分段应变的发展规律、拟合分析统计区域颗粒间法向接触力的演化。研究结果表明,拉拔荷载主要由格栅前端横肋承担,道砟间接触力及各向异性演化决定颗粒间宏观力学性质。     

近水平软硬互层围岩公路隧道初期支护内力分析

将近水平软硬互层围岩等效为横观各向同性岩层,推导其密度、弹性模量、泊松比等材料参数。以广南高速公路文家垭隧道为分析对象,根据横观各向同性围岩参数建立平面应变有限元模型,结合现场测试数据分析近水平软弱围岩台阶法施工过程中初期支护的受力状态。研究表明:上台阶开挖后初期支护受轴向压力,拱顶和拱墙腰向内弯,而拱腰向外弯;下台阶开挖后,初期支护继续受轴向压力,拱顶和仰拱向内弯,拱腰和拱墙腰向外弯。研究结论与拱顶沉降和拱底隆起现象相符合。     

近水平软硬互层围岩公路隧道初期支护内力分析

将近水平软硬互层围岩等效为横观各向同性岩层,推导其密度、弹性模量、泊松比等材料参数。以广南高速公路文家垭隧道为分析对象,根据横观各向同性围岩参数建立平面应变有限元模型,结合现场测试数据分析近水平软弱围岩台阶法施工过程中初期支护的受力状态。研究表明:上台阶开挖后初期支护受轴向压力,拱顶和拱墙腰向内弯,而拱腰向外弯;下台阶开挖后,初期支护继续受轴向压力,拱顶和仰拱向内弯,拱腰和拱墙腰向外弯。研究结论与拱顶沉降和拱底隆起现象相符合。     

大跨径三榀式钢管混凝土拱桥静载试验研究

三榀式钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁发展的新技术。文中根据桥梁荷载试验的要求,针对某跨径为144m的三榀式钢管混凝土拱桥制定详细的静载试验方案。为了与试验结果进行对比,采用梁单元建立了该桥有限元空间模型,按照荷载试验方案中的工况进行了静力分析,将计算结果与试验结果进行了比对。研究表明:采用钢混组合材料模拟法将钢管混凝土按单一的组合材料来进行计算,较为准确地计算了钢管混凝土的内力和应力;是否考虑施工阶段对三榀式钢管混凝土拱桥的受力影响很小,因此可以采用一次成桥的简化方法计算结构内力;在对三榀式钢管混凝土拱桥进行位移变形分析时,应充分考虑施工阶段对结构挠度变形的影响;该桥在试验荷载作用下,结构处于弹性工作阶段,结构强度和刚度能够满足设计要求。     

上海自然博物馆基坑地下连续墙变形研究

新建上海自然博物馆基坑工程为深大异形坑中坑工程,周围环境复杂,施工风险大.利用三维有限元模拟方法,计算内外坑开挖过程中外坑地下连续墙的变形,选取模型中内外坑地下连续墙5种不同间距处的计算结果与现场监测数据对比,得出内外坑连续墙间距小于20m时外坑连续墙最大水平位移随内外坑间距增大而增大,但当内外坑地连墙间距大于20m时,内外坑地连墙间距变化对外坑连续墙最大水平位移影响不大;该工程坑中坑内坑开挖对外坑地连墙水平变形影响较小.     

基于ADINA的隧道开挖变形分析

采用大型非线性有限元分析软件AD INA对隧道开挖变形进行数值模拟,建立二维有限元分析模型;采用AD INA自带的单元生死功能动态模拟开挖支护过程,对比全断面开挖法与上下台阶法开挖两种施工方法,分析两种方法对隧道围岩变形的影响,结论是两种方法产生的变形均向洞内收缩,拱顶Z向位移变化较为接近,两邦Y向位移是全断面法大于上下台阶法;此外,对锚杆的位移变化进行了分析,进一步说明两种施工方法对洞周围岩变形的影响,此时锚杆均受拉,起悬吊作用。     

公路类圆形隧道应力分布的时变反分析

隧道开挖过程中,隧洞围岩的应力应变场是时间和空间的函数.由应变构建的时变本构模型,运用位移反演方法,依据各步开挖后拱顶及水平收敛和深部测线量测位移,对隧道开挖引起的时变应变分布进行辨识.通过构造应变分布函数直接反演洞周应力分布的时变过程,尝试用增量法实现动载荷动态分布参数的反分析.     

紧邻既有铁路深基坑开挖支护方案模拟分析与计算

采用模拟手段,对沪宁城际铁路紧邻既有铁路的新孟河特大桥的深基坑安全性问题进行了探讨,建立了基坑开挖、支护的有限元模型,全面分析了紧邻既有线深基坑在开挖过程中的地表沉降、钢板桩及各道支撑的变形及内力。通过计算认为:此桥采用的深基坑施工方案合理可行,能确保基坑支护体系和已有建筑物安全。随后的施工实践证明了计算的正确。     

深基坑开挖与锚杆支护FLAC3D数值模拟分析

运用FLAC3D软件对某市影视城及商办综合楼深基坑进行了开挖与支护的模拟.计算中采用摩尔-库伦弹塑性模型.通过计算得出深基坑的竖直位移、土体水平位移、锚杆的内力、土体应力应变分布,并与实测值进行了比较,最后采用强度折减法对基坑开挖和支护的稳定性进行了评价.可为工程设计与施工提供参考.     

大跨度连拱隧道支护体系的现场监测及数值模拟

文章对某大跨度连拱隧道施工全过程进行现场监测,在监测结果的基础上,结合数值模拟进行分析与研究,得出大跨度连拱隧道在开挖过程中的力学特征.结果表明：（1）上台阶开挖对钢支撑受力的空间效应明显,是隧道支护监测的控制点;（2）钢支撑和二衬前期内力增加较快,随后逐渐趋于稳定,二衬内力大约1年内趋于稳定;（3）中墙侧衬砌最易受到临洞施工影响,衬砌受力也最复杂;（4）对大跨度连拱隧道进行数值模拟一定程度上能得到开挖过程中的力学特征,但是由于隧道跨度大,地质条件复杂,开挖步骤多,数值模拟结果与实际有较多不同.     

基于可靠度的基坑桩锚支护优化设计

根据现实基坑工程中确定性方法存在的不足和缺陷,将可靠度理论运用到基坑桩锚支护优化设计中,建立了施工结构各元件可靠度约束条件下的最小化结构费用优化模型.桩锚支护可靠度约束按照抗倾覆破坏稳定模式、抗坑底隆起稳定模式、抗整体失稳模式三种约束模式分别考虑.根据具体的破坏模式建立了功能函数,结合具体的工程实例,采用JC法计算了不同模式的可靠度指标.计算中编制了Matlab程序,予以实现具体的优化设计.研究结果表明,应用可靠度理论进行基坑优化设计是可行且有效的.     

深埋隧道内超前深孔降水模型试验

针对弱胶结富水粉细砂岩极易突水涌砂导致的隧道掌子面坍塌和初期支护开裂变形, 研究了深埋隧道内超前深孔降水方法, 建立了模拟隧道内超前降水的实体模型, 分析了3种降水管和3种抽水泵功率下各时刻模型的水位面变化, 采用三轴试验分析了粉细砂岩在高含水率下的破坏状态。研究结果表明: 降水试验模型切向断面上同一标高测点处中间水头低, 两侧水头逐渐升高, 呈抛物线形式, 反映了超前深孔降水规律; 粉细砂岩在高、低含水率下均呈塑性破坏, 破坏时的轴向应变小于5%;降水过程中地层含水率从20%下降到11%时, 粉细砂岩强度、黏聚力和内摩擦角达到最优稳定状态, 实现了开挖面无水状态; 隧道内超前降水参数应采用管径为65 mm的真空降水管和抽水功率为7.5 kW的真空泵, 且降水管应布置在超前掌子面20 m的隧道两侧边墙处; 在富水粉细砂岩深埋隧道内超前深孔预先降水并辅以注浆加固, 能够实现开挖期间粉细砂岩稳定, 为隧道顺利施工奠定了基础, 也避免了大埋深隧道从地表进行深井降水的困难。      

电缆隧道开挖引起邻近地下管线位移分析

随着市政设施的不断完善,城市地下工程也在逐渐的增加,城市电缆隧道的施工势必会对其周围的既有地下管线产生一定的影响。通过运用有限元软件ANSYS建立三维模型,针对管线与隧道走向垂直以及管线与隧道走向平行这两种管线与隧道的相对位置关系,综合考虑管线的埋置深度、本身的材质、管径的大小、管线和隧道的水平间距四个方面的影响因素,对电缆隧道的开挖过程进行数值模拟,以地下管线的位移作为指标对模拟结果进行分析,结果表明这些因素均会对地下管线的位移产生明显的影响,得出一些规律,为以后的工程施工提供一定参考依据。     

开挖方法影响下的深埋隧道形变压力计算方法

为了研究开挖方法对围岩形变压力的影响,采用理论分析、文献调研及现场测试方法明确了其对围岩形变压力的影响规律;根据相应变化规律,基于多元非线性回归方法,考虑围岩级别、隧道跨度及隧道开挖方法因素建立了围岩形变压力定量计算公式;对54座隧道的205个实测形变压力断面数据（108个大型机械化配套大断面开挖施工监测断面、97个常规分部开挖施工监测断面）进行分析.结果表明:采用大型机械化大断面开挖方法,隧道开挖后围岩稳定,所产生的围岩形变压力小;采用常规机械化分部法开挖方法,所产生的围岩形变压力大;围岩形变压力计算公式中开挖方法影响系数k_c的取值范围为1.00～1.15,且围岩级别越大,k_c取值越大,开挖方法对围岩所产生形变压力的影响越明显.