基于扰动应力场的平面钢筋混凝土非线性分析

钢筋混凝土结构很多情况下是带裂缝工作的,裂缝会引起应力集中和刚度降低,结构会表现出诸多非线性特征。为准确分析裂缝出现后钢筋混凝土刚度降低引起的应力重分布效应,控制应力集中产生的混凝土开裂或钢筋屈服对结构耐久性的影响,文章基于扰动应力场理论,依托一个两跨连续梁算例,建立模型对受拉强化、受压软化、剪切滑移变形等非线性效应和预应力筋、纵向主筋的应力重分析状态进行精确非线性力学比对分析。结论表明,钢筋混凝土结构非线性效应影响显著,其可能加剧结构局部失效,继而影响整体受力状态。     

连拱隧道中隔墙应力实测分析

中隔墙作为连拱隧道的重要承重构件,在施工过程中其应力变化规律较为复杂。文章基于13省道公路隧道工程实例,对某隧道K2+163断面进行了三向应力测试。结果表明,中隔墙体不同部位的三向应力状态并不一致,墙体上部与底部主要承受竖向应力,中部结构主要承受开挖方向的水平应力;对于单洞超前开挖,当掌子面推进至监测断面时,墙体内部各向应力均达到较大值;在平行洞口和隧道开挖方向的两个竖直正交平面内,存在相反方向应力作用产生的等效弯矩。文章结合工程实际,拓展了现有分析公式,对IV类围岩条件下中隔墙体的三向应力进行了预测。     

连拱隧道先行洞室支护体系施工力学性态研究

结合连拱隧道工程实践,对隧道施工中先行洞室支护体系应力进行相关监测,分析不同开挖工序下应力变化规律。研究结果表明:先行洞室上台阶及仰拱开挖引起了支护应力较大变化及重分布,为支护稳定的控制点;隧道开挖对支护应力的纵向影响距离大致为隧道跨度的2倍,约为20～25 m;开挖效应消失后,左右拱圈45°处应力的时间效应较其它位置要明显;封闭支护结构是改善结构受力的有效途径,应及时施作仰拱和形成封闭环。该研究结论可为类似条件下连拱隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。     

钢筋混凝土沉管隧道预制管段的温度收缩应力研究

考虑在管段墙体受底板的刚性和非刚性约束下，推导出管段墙体在预制过程中温度收缩应力的解析解答，并提出合理划分刚性和非刚性约束的浇筑时间间隔，为控制温度收缩应力和防止裂缝的产生提供了一种实用的计算方法。     

浅析墙体裂缝的成因防治措施及监理控制对策

房屋裂缝的出现,轻则影响房屋的美观,严重的会影响整个房屋的结构承载力甚至有使房屋倒塌的危险,直接关系到人民的生命财产安全。本文通过笔者多年的监理工作经验,总结分析了建筑物墙体裂缝产生的原因和裂缝形式,针对性地提出了建筑墙体裂缝控制的防治措施及监理控制对策     

圆形地下连续墙水平位移影响因素的敏感性分析

设计作为支护结构的圆形地下连续墙需要对基坑开挖过程中的墙体水平位移作出有效的估算。文章为探究影响墙体水平位移的控制性参数,结合平南三桥北岸拱座基础的圆形地下连续墙工程背景,采用考虑环向效应及施工过程的弹性地基梁法,建立结构有限元模型,以结构几何条件作为分析参数进行敏感性分析。结果表明:地下连续墙墙厚和外径是影响墙身水平位移的主要因素。研究结果可为圆形地下连续墙设计、优化提供参考。     

某高速公路隧道的爆破振动对邻近民房开裂的影响分析

文章以某高速公路隧道施工爆破振动导致邻近房屋开裂的评估工程为依托,通过爆破期间对邻近典型房屋的爆破振速测试、房屋裂缝的形态分析、性状监测和屋顶墙体温度应力计算等方法,对房屋裂缝成因进行了系统地分析和讨论。研究结果表明:该隧道邻近房屋的裂缝主要由温度变形引起,爆破施工不是邻近房屋产生裂缝的主要原因。     

裂缝数量对隧道衬砌稳定性的影响研究

为研究裂缝数量对隧道衬砌结构承载性能及安全性的影响机理，基于断裂力学理论建立带裂缝衬砌内力计算模型，推导双裂缝情况下应力强度因子计算公式，并分析开裂衬砌结构内力和稳定系数的变化规律，不同数量裂缝对衬砌结构内力的影响规律以及开裂部位拉应力的变化情况。结果表明：与拱顶存在1条裂缝相比，存在2条裂缝时承载能力仅降低1.35%，稳定系数降低6.9%；存在3条裂缝时承载能力降低2.26%，稳定系数降低8.1%。拱顶存在多条相近裂缝时，其中一条裂缝对其他裂缝有一定闭合作用，不会加速裂缝的扩展。     

基坑开挖引起邻近既有地铁隧道位移计算的研究

文章考虑基坑坑底和侧壁的开挖卸荷应力以及坑底围护结构的遮拦效应,基于Mindlin位移解公式,提出了一种半解析半经验解方法,推导得到了基坑开挖引起邻近既有隧道位移的计算公式,分析了基坑尺寸、与隧道相对位置的改变以及加固控制措施对既有地铁隧道位移的影响。研究结果表明:隧道的水平和竖向位移随着隧道埋深的加大而有所增加;随着基坑与隧道净距的减小,隧道位移则明显增大;基坑开挖长度的增加对隧道位移影响较小,而基坑开挖宽度和开挖深度会对隧道位移产生明显影响;该方法可以考虑加固控制措施的效果,随着基坑围护结构应力损失率的减小,隧道最大水平位移呈线性减小,但隧道竖向位移变化不大。     

铁路小间距隧道洞口段爆破施工震动响应研究

以重庆至怀化线增建工程中的复线隧道为研究对象,对小间距铁路隧道复线洞口段爆破开挖产生的动力效应进行了数值模拟,给出了爆破开挖在既有洞室洞口周边产生的动力效应的一般规律.研究结果表明:加强对敏感部位监控、采用合理爆破参数可有效减轻爆破应力波对既有隧道洞口段的不利影响.     

移动荷载作用下沥青路面表面裂缝应力强度因子分析

文章结合沥青面层和半刚性基层间的摩擦接触状况，分析沥青路面表面裂缝应力强度因子的变化规律，探讨了不同的面层厚度、不同的面层和基层模量以及不同的裂缝深度对应力强度因子的影响，为改进沥青路面的抗裂设计方法和表面裂缝的养护维修提供理论参考。     

浅埋黄土隧道破坏模式的探讨

根据郑西客运专线黄土隧道地表裂缝的现场调查,推断黄土隧道隐形破裂面;结合UDEC程序,根据黄土垂直节理及推断的隧道隐形破裂面,计算模拟埋深20m情况下不同开挖跨度的隧道毛洞开挖,以分析、研究节理黄土的破坏过程及破坏模式.结果表明.黄土隧道的稳定跨度为8m,隧道剪切开裂面与水平方向成β角,并非直接与节理面重合;浅埋大跨条件下的黄土隧道破坏由β面先破坏渐进发展为土体的垂直剪切破坏.     

考虑流固耦合效应的盾构隧道开挖面稳定性研究

文章采用PLAXIS有限元软件,建立流固耦合条件下盾构隧道开挖面数值计算模型,研究隧道管片安装时间内,流固耦合效应对隧道开挖面稳定性的影响。通过控制变量法,分析流固耦合条件下开挖面不同支护压力比(开挖面支护压力与前方水土压力之比)和不同隧道覆径比(隧道埋深与直径的比值)对隧道开挖面变形及地表沉降的影响规律,并探讨了流固耦合效应下开挖面失稳破坏模式。研究结果表明:(1)在隧道管片安装时间内,开挖面前方土体将在渗流作用下形成土拱效应,从而使开挖面支护压力比小于1。而未考虑流固耦合效应时,需要较大极限支护压力值才能保持隧道开挖面前方土体的稳定;(2)当考虑流固耦合效应时,隧道覆径比对开挖面稳定性影响有限,但对地表沉降有较大影响,且覆径比越大,地表沉降变大且影响范围较广;(3)在隧道管片安装时间内,开挖面前方虽在渗流影响下具有土拱效应,但随着支护压力减少及开挖面上部渗流场的共同作用,使得开挖面前方土拱效应减弱,继而使隧道开挖面上方与前方土体连通形成楔形土体滑动区。相比未考虑流固耦合的情况,其楔形体趋向于开口较大的漏斗状破坏形式。故在隧道施工过程中,应考虑流固耦合效应对开挖面变形及地表沉降的影响。     

深埋高地应力水工隧洞节理岩体开挖塑性区特征及分布规律研究

深埋高地应力水工隧洞处于复杂的地质力学环境中,开挖过程中围岩塑性区的分布及演化规律是隧洞稳定控制的关键。为了揭示高地应力水工隧洞开挖塑性区特征及分布规律,文章采用理论分析与数值模拟相结合的方法,推导了塑性区范围的计算公式,并引入新的无量纲参数作为非圆形隧洞围岩塑性区的评价指标,分析了节理岩体在高地应力条件下,侧压力系数以及开挖扰动对围岩塑性区的影响。研究结果表明,开挖扰动对于岩体开挖塑性区发展的轴向影响范围大约为1.0～1.5倍洞径,对于存在节理面的岩体,该影响范围可达到2倍洞径。侧压力系数直接影响围岩的塑性区形状,围岩塑性区有顺着节理面进行不规则扩展的趋势;水平应力与垂直应力差异性越大,节理面对围岩塑性区范围的影响越大,同时节理面有阻止塑性区沿垂直节理面方向扩展的作用。     

福建梅花山隧道岩爆机理的数值模拟分析研究

受隧道分步施工开挖顺序的影响,隧道围岩内将会产生应力应变的非线性变化,在高地应力区域这种力学效应将更加明显,并会引起岩爆、片帮等严重地质灾害。文章结合福建梅花山铁路隧道工程实例,利用3D-Sigma软件建立三维隧道开挖数值模型,以实测应力数据为边界条件并利用Hoek-Brown强度准则估算确定岩体的输入参数,分析了开挖过程中开挖步骤的相互影响,以及隧道的三维时空应力场的变化规律。结果表明,隧道在高地应力作用下,拱顶形成压应力集中,拱肩位置形成了剪应力集中,这些应力集中导致洞壁围岩发生脆性破坏,并且后续的开挖作业会影响先前开挖成型的洞段,导致应力集中作用更为明显,加重围岩的破坏;工程实践中实际发生岩爆的位置与数值模拟结果中显示的最大压应力和最大剪应力集中位置对应良好,证明数值模拟结果能很好地揭示该隧道岩爆发生的孕育机理和规律性。     

隧道开挖中的应力旋转和裂隙塑性变形问题研究

通过对隧道开挖过程进行三维数值模拟,分析了隧道开挖过程中主应力方向的旋转变化,研究了主应力旋转与隧道裂隙塑性变形的关系,验证了"考虑应力主轴旋转的广义塑性原理"的正确性,并将数值模拟结果和相关试验成果进行了对比,得出了一致性的结论。研究结果表明,应力旋转基本在隧道开挖前后10 m左右的距离内完成,隧道开挖过程中的应力旋转可以引起裂隙塑性变形的突变,且对竖向和斜向裂隙的影响较大;可以根据应力旋转的变化规律合理地选择支护时机,依据应力旋转对裂隙的影响对隧道的重点部位进行超前加固。     

近距离平行隧道开挖的三维有限元数值分析

利用3D-σ有限元程序对近距离平行隧道的三种典型开挖方式进行了三维数值模拟;分析了在三种不同开挖方式下地面沉降槽形状及发展、土体和隧道的位移特征、岩体横向位移、衬砌内部应力;同时对相向同步开挖的各施工步进行了位移分析。数值分析结果表明,近距离平行隧道采用相向同步开挖对岩层扰动相对较小、地表及隧道位移量较低、衬砌时的应力较小。相向同步开挖与同向开挖时地表沉降槽的形状明显不同。     

节理岩体隧道的稳定性分析

由于节理、断层等不连续面的存在造成岩体变形的不连续性,并且对岩体变形、应力等力学行为造成重要影响。文章对已有的非连续变形分析程序进行了两点改进,采用改进的SSOR-PCG方法并且加入了位移收敛准则;应用改进后的程序对某公路隧道进行了稳定性分析,通过对关键点位移的监测优化了开挖顺序,结果表明对于左右洞室隧道一次性开挖比分步开挖能减少对围岩的扰动;然后通过对关键点位移的监测,分析了锚杆的锚固效应,优化了支护参数。     

基坑开挖对下方已建隧道的影响与控制方法研究

基坑开挖对下方已建隧道的影响主要体现在坑底土体回弹引起已建隧道的上抬变形。从基坑开挖时空效应的角度看,坑底土体回弹变形量与坑底土体的卸荷应力水平以及坑底土体卸荷暴露的时间密切相关。控制基坑开挖对下方已建隧道的影响,可综合采用大坑变小坑、分区块开挖、坑底及时压重加载、隧道周围土体加固与设桩以及信息化施工等控制方法。     

半刚性路面Top-Down裂缝及其应力强度因子分析

为了研究荷载应力和温度应力对半刚性沥青路面Top-Down裂缝扩展的影响,文章基于断裂力学理论,运用有限元方法,建立弹性层状连续的二维路面结构模型,分析高温状况荷载的超载比例、既有裂缝长度和低温状况既有裂缝长度对裂缝尖端应力强度因子的影响,计算时考虑了路面非均匀温度场和温度与沥青混合料弹性模量关系。结果表明超载比例增加、既有裂缝长度增加都会导致裂缝尖端的应力强度因子线性增加,低温状况温度应力作用比高温状况荷载应力作用更易加速Top-Down裂缝的扩展。