列车振动荷载作用下明挖隧道施工过程中支护结构的动力响应分析

为了研究既有铁路沿线附近明挖隧道施工过程中支护结构的动力稳定性,结合FLAC3D软件分别采用列车静载和动载模型研究车致振动对周围自由场以及隧道基坑开挖施工的影响。主要结论如下:1)采用列车静载模型所得结果小于动载模型的结果;2)车致振动以竖向分量为主,振动幅度沿水平向衰减很快,在距既有线6 m范围内衰减剧烈,之后趋于稳定;3)沿竖向衰减较慢,在20 m深度范围内,沉降量基本与深度呈二次曲线关系,之后趋于稳定;4)在既有线列车荷载作用下,不同施工阶段基坑底部总体有反拱趋势,为5~8 mm;5)采用锚索支护体系可以明显减小基坑侧壁的内倾变形。研究表明,既有线的列车荷载作用在水平方向上对于拟开挖隧道无明显振动影响,在竖向上当采用围护桩和锚索支护体系后可确保明挖隧道施工过程的整体稳定性。     

既有粉土质道路路基旁基坑开挖变形规律研究

平原水网区既有粉土质铁路路基旁进行基坑开挖将受到填方路基的超载、列车动载、高地下水位等因素的综合影响,极易发生基坑失稳。针对基坑不同开挖深度、距路基不同距离、不同列车行驶速度等参数进行了数值模拟,比较分析了不同工况下孔压、位移的变化规律以及影响范围,揭示了基坑侧向变形机理,为粉土路基旁基坑开挖支护设计提供参考。     

紧邻地铁隧道深基坑支护技术及监测分析

为确保既有轨道交通线路的正常运营,必须严格控制轨道交通线路周围施工对运营线路的影响。以广州市某运营地铁隧道侧方深基坑工程为背景,对深基坑紧邻地铁隧道侧的支护设计、施工方案及地铁隧道变形监测结果进行分析总结。主要得出以下结论： 1）需严格控制紧邻地铁隧道侧深基坑的施工,选择合理的基坑支护设计和施工方案对地铁隧道的结构安全至关重要; 2）紧邻地铁隧道侧分段施工,部分区段采用双排桩加直撑的支护形式,在提高支护刚度的同时方便基坑开挖,且施工时预留土台,可有效控制双排桩的变形,降低对地铁隧道的影响; 3）通过变形监测分析,地铁隧道变形满足规范要求,同时能确保基坑的安全。     

紧邻建筑物对基坑支护结构的影响研究

以安阳某基坑为例,通过对紧邻建筑存在时基坑开挖过程的模拟,分析了紧邻建筑对基坑支护结构的影响,探讨了开挖过程中板桩水平位移和弯矩的变化规律.分析结果表明:紧邻建筑物的存在使板桩水平位移和弯矩大大增加;紧邻建筑对支护桩水平位移曲线影响较大,但对弯矩分布曲线基本无影响;建筑物距离基坑较近时对基坑和支护结构的影响较大,当建筑物距离基坑大于基坑开挖深度时,建筑物对于基坑和支护结构的影响较小,可不考虑建筑物的影响.     

动荷载对基坑边坡支护体系影响数值研究

结合具体深基坑支护体系,应用FLAC3D数值模拟软件对车辆动荷载作用下,临近深基坑支护体系的动力响应进行模拟计算,并与实际支护体系的桩锚轴力及位移监测数据对比,分析了行车荷载与支护桩侧向位移的关系。考虑到荷载主要来源于车辆动荷载,通过调整车速、载重和车辆与基坑的位置,建立了基坑支护结构内力和变形与各影响要素间的数学关系。研究发现:(1)车辆振动荷载施加在基坑周边不同位置对锚杆轴力和支护桩位移的影响不同,随着距离变大而减小;(2)载重对支护结构的受力和偏移起着决定性作用,直接影响着基坑整体稳定状态;(3)随着汽车时速的不同程度提升,支护体系内力及变形反而呈先增大后减小的趋势,动载最大值出现在选取的速度中间值;(4)通过FLAC3D数值模拟,研究了汽车动荷载对基坑支护结构受力与变形的影响,从而为后续工程设计与优化提供依据,为同类基坑工程施工提供借鉴经验。     

南京长江大桥铁路层车致振动对公路层维修改造的影响分析

南京长江大桥于1968年建成通车，经过近50年的铁路（约400列次·d^-1）、公路（高峰期约10万veh·d^-1）运营，公路正桥桥面系破损严重、屡修屡坏，亟需进行全方位性能提升。其中，列车频繁通过所致高频强扰动带来的结构安全是该维修改造的关键技术难题；通过车-桥耦合振动分析得到南京长江大桥维修改造前、中、后各阶段列车动载作用下的结构响应，从振动分析角度评估其维修改造时的结构动力安全。首先，建立不同改造阶段南京长江大桥精细化有限元模型，并验证其动力模拟的准确性；进而基于车-桥耦合空间振动理论，借助MATLAB与ANSYS平台编制南京长江大桥维修改造车致振动分析程序，同时基于既有文献算例完成其分析准确性验证；最后利用该程序得到公路层不同改造阶段列车驶过铁路层时主梁结构振动位移、加速度与应力时程，并计算关键节点的疲劳损伤与剩余寿命。研究结果表明：南京长江大桥改造中，列车过桥结构动载响应与改造前后振动响应规律相同，但改造后其位移量降低，新安装正交异性钢桥面板的轻质高强特性会改善全桥动力行为；旧桥面系拆除与新桥面系安装过程中，列车通行并不会影响其维修改造的结构安全；改造后其动载下疲劳损伤值不大，理论剩余寿命很长，均远超其服役年限。     

紧邻既有地铁高架桥梁深基坑施工开挖方案研究

以深圳地铁大运枢纽站为背景,通过建立三维有限元数值模型,综合考虑水土压力及支护体系的相互作用,对比整体开挖和分部开挖两种工况,分析深大基坑工程建设对紧邻地铁线路变形的影响,并采取相应措施控制变形,降低施工风险。结果表明,在地铁保护范围内的相邻基坑工程,二次开挖扰动引起的累积叠加变形大于整体开挖变形,不利于既有高架桥梁的运营安全。     

承台基坑开挖对既有防汛墙结构影响的分析

上海某桥梁工程承台基坑紧邻河道防汛墙,承台与防汛墙结构间最小距离为6m。由于河滩土质软弱、距离防汛墙近等特点,通过MIDAS GTS软件建立三维有限元数值模型,计算分析承台基坑开挖与施工过程中对既有防汛墙结构产生的影响,从而为安全施工提供依据。研究成果可为类似工程的支护设计提供参考。     

列车作用下东巨寺沟铁路隧道围岩动力反应分析

东巨寺沟铁路隧道选取试验段中实施湿喷工艺喷射聚丙烯纤维混凝土,作为支护结构,并作永久性支护结构,免除二次衬砌;为研究该隧道在列车作用下的动力响应,从土－结构相互作用模型出发,采用粘－弹性人工边界条件,建立隧道支护结构－围岩相互作用的动力分析模型,采用时程积分法研究了列车荷载对铁路隧道围岩和支护结构的动力作用,分析了列车荷载作用下由于轨道不平顺引起的动力响应,并对该隧道围岩的稳定性进行了分析。分析结果表明:在列车动力作用下,隧道围岩和支护结构变形微小,处于稳定状态。     

基于有限元方法的铁路路基动力响应场分析

在模拟了铁路轨道不平顺和高速列车振动荷栽的基础上,分析了铁路路基动力响应(位移、加速度、应力)在列车荷栽作用下线路横断面的分布规律,得到路基动力响应的横断面分布场图,找出了路基动力响应的最不利位置.将模拟计算结果与秦沈客运专线现场动力测试数据对比,两者反映出的规律是一致的.     

紧邻多条轨道交通运营线路的超大面积深基坑设计

铁路上海站北广场基坑为超大面积深基坑工程,紧邻多条运营中地铁线路,周边环境保护要求极高。针对该基坑形状极不规则、地质条件复杂、工期紧迫的特点,对基坑采取了分区实施、各区选用不同的支护结构设计方案。实施结果标明,该设计既保证了基坑的顺利实施,也保证了周边运营中地铁线路的安全,同时也为以后类似工程提供了借鉴。     

高速列车振动对铁路隧道内力的影响

铁路隧道质量的好坏直接影响到铁路线路质量的好坏.铁路隧道出现的滑坡、渗水、开裂等许多问题都和高速列车的振动有关.高速列车的振动引起的附加动力对隧道内力的影响较大,隧道的内力与高速列车振动时产生的附加动力成正比.附加动力将会使隧道材料的力学性能发生改变、使铁路隧道的质量变差.该文从铁路隧道的实际受力情况出发,提出了在高速列车振动下铁路隧道内力的计算公式.     

复杂边界条件下的某综合管廊深基坑支护选型

针对位于丘陵区的某综合管廊深基坑,综合考虑沿线紧邻的既有道路、桥梁、地铁和河道等多种复杂边界条件之后,分段采用“双侧喷锚”“双侧灌注桩+内支撑”和“单侧双排桩”三类支护。该基坑支护方案实施之后,有效限制了基坑变形,保障了周边重要建(构)筑物的安全运行,取得了良好的效果,可为丘陵区类似基坑工程提供借鉴。     

桥梁承台基坑支护方案研究

桥梁桥墩跨越既有公路时,如桥墩距离公路较近,桩基承台开挖时会影响既有公路的运营安全,需要减小开挖并进行支护,以减少对公路的干扰。本文结合某具体工程基坑支护方案,对基坑支护验算情况和施工注意事项进行了介绍说明,为同类工程提供一定参考。     

重载列车对隧道裂损衬砌承载性能的影响研究

为定量分析重载列车动载作用下隧道裂损衬砌裂缝的演化机制和承载性能的变化规律，采用扩展有限元与直接循环法相结合的方法模拟裂缝在列车荷载作用下的扩展路径，并通过模型试验对方法的有效性和准确性进行验证。模型试验与数值模拟的误差仅为3.7%，表明该数值模拟方法较为精确。研究发现： 1）在重载列车动载作用下，裂损衬砌仰拱处的动力响应相较于衬砌其他位置会更为剧烈，裂损衬砌仰拱处的安全系数与衬砌其他位置相比则更小，因此裂损衬砌仰拱位置为重载列车动载下的危险部位； 2）重载列车轴重对裂损隧道衬砌的动力响应影响比初始裂缝深度及车速对裂损隧道衬砌的动力响应影响更为明显，而裂损衬砌的安全性能受初始裂缝深度影响比受轴重及车速影响更为显著。     

高速铁路隧道结构动力累积损伤模型试验研究

为探讨高速铁路隧道衬砌结构在列车振动荷载长期作用下的动力累积损伤特征,阐述混凝土结构动力相似材料模型试验原理,以武广高速铁路金沙洲隧道为原型,利用微粒混凝土作为相似材料,构建隧道与围岩动力相互作用全断面试验模型,施加高速列车振动荷载对相似材料模型进行动力累积损伤试验;试验过程中同步测试隧道衬砌结构各特征点动应变、超声波速度以及隧道底部围岩接触应力的时程响应数据,分析隧道衬砌结构动力响应特征与累积损伤规律。得出了在设计使用寿命期内,高速列车振动荷载长期作用下,隧道衬砌结构动力累积损伤效应不明显,而隧道底部围岩累积损伤破坏则应引起足够重视等研究结论。     

高速列车荷载作用下锚固边坡动力响应特征

以具体工程实例为依托,采取动力有限元与无限元相结合的分析方法,建立锚固边坡振动模型,对列车长期高速振动荷载影响下边坡岩土体及其锚固结构的动力响应特征展开了研究。结果表明:竖向位移动力特征显示,在高速列车荷载作用下,边坡竖向位移及加速度的最大值发生在坡脚处,最小值发生在坡顶处,随着边坡高度增加,竖向位移逐渐降低,且预应力锚杆框架对列车振动引起边坡沉降起到了一定的控制作用;水平位移动力特征显示,随着边坡高度增加,无锚固边坡水平方向位移峰值逐渐增大,水平位移动力响应最大值出现在坡顶,而坡脚的水平位移最小;列车荷载持续作用下,边坡岩土体内振动荷载逐步向远端传播,边坡位移变化范围也逐渐开始扩大,位移量值也开始增大,坡脚至第二级中部位移量达到1mm;在列车荷载作用下,上排锚杆轴力呈波动缓降趋势,缓降幅度0.63%,下排锚杆轴力呈波动上升趋势,上升幅度0.55%;边坡底部动态响应最为明显,振动加速度增幅最大,速度增幅次之,位移变化幅值最小,表明边坡底部的动力响应敏感性要显著大于边坡其他部位,这在边坡设计、加固治理中应引起格外注意。     

小半径曲线段槽型梁桥车桥耦合振动研究

为研究列车与小半径曲线区段槽型梁桥的车桥耦合振动特征及机理,以位于半径为300m曲线上的铁路单线简支槽型梁桥为背景进行分析。采用ANSYS建立全桥空间有限元模型,在计算分析槽型梁桥动力特性的基础上,采用随机振动理论模拟列车通过曲线段桥梁的全过程,评估列车的走行性,分析槽型梁桥的车桥耦合振动响应特征并与实测结果进行对比。结果表明:C62货运列车以不高于40km/h的速度通过半径仅为300m的曲线区段桥梁时,具有良好走行性;槽型梁桥具有足够的竖、横向刚度;曲线段槽型梁桥的横向振动响应可分解为离心力引起的结构横向静态响应和车桥耦合振动引起的结构横向动响应两部分。     

大型高架桥梁爆破拆除塌落触地对地面振动影响分析

针对某城市大型高架桥爆破拆除工程,采用动力有限元法计算了桥梁塌落触地引起的振动响应,并从幅值、频谱成分及衰减特性等方面探讨了振动的传播规律。计算结果表明:塌落触地振动随着距离的增加而衰减显著;竖向振动响应明显大于径向振动;塌落触地振动的振动能量主要分布在0~50Hz频率范围内,且随着距离的增加,低频成分逐渐占主导地位。     

压路机振动对邻近构筑物的影响

采用有限元方法,建立压路机-土体-建(构)筑物动力相互作用模型,分析压路机振动引起的地面建筑物和地下浅埋涵洞的动力响应,讨论了建筑物距离、建筑物动力特性以及涵洞埋深等因素对构筑物动力响应的影响。