地铁盾构隧道侧穿锦江大桥施工的三维数值模拟

研究目的:以地铁区间盾构隧道工程为对象,采用三维有限元法分析盾构隧道修建对临近拱桥桥墩位移和结构内力的影响,并与无加固工况的计算结果进行对比,论证采用旋喷桩加固地层的效果.研究结论:计算表明在不加固情况下,隧道修建将对桥墩沉降和拱结构内力产生显著影响.采用旋喷桩对地层进行加固后,桥墩沉降能够得到较好控制,其中最大沉降和最大不均匀沉降比无加固情况分别减少了38%和44%.同时隧道修建对拱桥结构内力的影响也得到显著降低,与无加固工况相比,结构内力降低25%～40%.该加固方法能够保证盾构隧道修建时拱桥结构的安全性.     

桩板结构在松软土地区高速铁路路基中的应用分析

以某高速铁路松软土地区桩板结构路基设计工点为例,首先从理论上对桩板结构进行内力计算分析,然后采用有限元软件对桩板结构内力进行数值模拟,并对桩板结构内力理论计算结果和数值分析结果进行对比;最后采用常规桩基础理论并结合有限元分析软件对松软土地区桩板结构路基的工后沉降进行计算分析。     

郑西客运专线路基桩板结构的设计与计算

随着列车时速提高，要求路基沉降非常小．在路基设计中，对有些地基用复合地基处理，工后沉降也达不到控制范围之内，在国外采用桩板结构．该结构是由钢筋混凝土桩和钢筋混凝土板组成的一种新型路基基础结构形式，其内力计算非常复杂．     

反力弹簧法解双排桩结构内力

双排桩反力弹簧法是在比例系数法的基础上结合排桩反力弹簧原理提出的1种新的计算双排桩结构内力的方法。采用反力弹簧模拟双排桩入土部分的土、桩共同作用问题,不同的土层选用不同刚度的弹簧进行模拟,使得双排桩支护结构简化为1个受多个弹簧约束的超静定门字形刚架,然后根据结构力学力法原理进行分析计算,即可求得双排桩结构内力。与常规的比例系数法相比较,用反力弹簧法求解双排桩结构内力,无需假设和考虑结构嵌固点,可以准确描述土的变形情况和考虑土体的分层情况。运用推导出的反力弹簧法求解双排桩结构内力计算公式,进行双排桩实例分析计算,计算得出的弯矩(应力)分布规律与现场测试结果基本吻合,说明应用反力弹簧法计算分析双排桩结构内力是可行的。     

小半径曲线叠落盾构隧道下穿京沪高铁隔离桩设置参数研究

基于济南轨道交通R1线工程小半径曲线盾构隧道下穿京沪高铁,采取数值模拟手段研究隔离桩桩长、桩间距等不同设置参数下,对既有高铁桥梁结构的保护效果。计算结果表明:增加隔离桩桩长可以提高保护效果,反之降低;隔离桩桩间距增加,保护效果有所降低。通过计算分析,隔离桩采用桩间距1.2 m、桩长39 m(桩端位于隧道底部以下4 m)较为合理。采用室内模型试验针对桩间距1.2 m、桩长39 m隔离桩设计方案进行验证,试验结果表明:盾构隧道所下穿的两侧承台沉降变形均较小,承台沉降最大值仅0.5 mm,隔离桩设置可有效减少盾构施工对高铁桥桩影响。现场全自动化监测结果显示,承台沉降及水平位移的最大值均未超过0.4 mm,小于控制值1.0 mm。现场监测结果与数值模拟、模型试验结果比较一致,验证了数值模拟和室内模型实验结果的可靠性。     

“人”字形微型桩体系内力计算方法比较研究

研究目的:工程上一般将顶部连接的微型桩抗滑结构体系简化为单桩受推力作用模型,以计算荷载在滑面处产生的内力,没有将其按照体系结构考虑。本文将"人"字形微型桩体系滑面以上部分分别简化为独立单桩模型、顶部铰接刚架结构模型和顶部固定连接刚架结构模型,在滑坡推力为矩形分布条件下,推导滑面处内力的计算公式并进行对比研究。研究结论:(1)简化为独立单桩模型的计算公式同刚架结构模型计算公式比较,存在较大差异;(2)按照刚架结构模型计算,滑面处弯矩和剪力均显著减小,轴向力增大,表明简化模型计算方法不适用于微型桩体系内力计算,该简化模型计算结果对微型桩体系的桩体抗拔力考虑不足,计算也表明刚架结构的顶部连接方式对计算结果影响相对较小;(3)本研究成果可供类似抗滑结构体系设计时参考和借鉴。     

大跨高墩连续刚构桥地震响应分析

以芙蓉江特大桥为工程背景,采用有限元软件ANSYS建立了大跨高墩连续刚构桥的有桩和无桩两种空间有限元模型,对其动力特性和地震响应进行了计算分析。采用反应谱法和时程分析法分别计算了E1地震作用下,结构的位移响应和内力响应,考虑了顺桥向+竖向和横桥向+竖向两种工况。分析表明,两种分析方法的计算结果较为接近,且考虑结构的桩土效应后,内力反应不一定变大,即未必是偏安全考虑。     

基于Mindlin应力解的超大群桩基础沉降计算

针对18根和64根超长大直径群桩基础,采用Mindlin应力解,假定桩端阻力为集中力、桩侧摩擦阻力呈向下线性增加分布形式,推导沉降计算公式.在苏通大桥主塔下实际地基和离心试验模型地基条件下,分别按照应力比和变形比确定压缩土层的计算深度,对这两类超长大直径群桩进行沉降量计算.研究表明,对于超长群桩而言,基于Mindlin应力解,采用变形比法进行沉降计算比较合理;对于桩数不同的群桩,其计算精度也不相同,说明群桩效应对沉降计算有影响;在两类地基条件下,不论按应力比法还是变形比法进行沉降计算,与离心模型试验沉降值相比,其最大差值均不超过10%,说明利用模型地基进行沉降计算是可行的.     

下穿高铁桥U形槽设计优化及影响分析

为减小U形槽基坑开挖施工对既有桥梁墩台、基础等的影响,对因空间条件受限引起的标准路基面宽度调整问题进行方案比选,通过内力计算确定边墙的有效计算宽度,给出基坑两侧支护兼隔离桩的设置参数。采用FLAC3D数值模拟软件建立三维数值模型,分析基坑开挖对既有高铁桥墩基础的变形影响。模拟结果表明,U形槽基坑开挖施工完成后,桥墩基础最大沉降为1. 9～2. 7 mm,水平变形为0. 4～0. 6 mm,相邻墩台沉降差为0. 8 mm,均在允许的限值内。     

梁筏结构在岩溶地区铁路路基中的应用研究

以黔张常(黔江—张家界—常德)铁路DK46+840—DK47+247段路基工程为依托,建立岩溶强烈发育区桩板结构及梁筏结构的理论计算模型,对比二者的内力情况,并监测现场路基中梁筏结构的工程效果。结果表明:与桩板结构相比,梁筏结构设计合理可有效减少混凝土用量,较经济;梁筏结构可有效减小溶洞顶板的附加荷载,保护溶洞顶板;采用梁筏结构的路基沉降稳定时程短,可有效控制路基工后沉降。     

地铁施工前邻近砌体建筑物的结构安全性分析

为确保地铁施工期间邻近建筑物的安全使用,在综合考虑邻近建筑物使用现状、相应规范和受力特点的基础上,运用位移反分析和有限元方法对其进行结构安全分析,并据此确定邻近建筑物变形控制指标。在某地铁车站附属结构施工前,应用该方法对2栋邻近砌体结构建筑物的安全性分析表明:当差异沉降小于10mm时,建筑物上部结构和基础底板能够满足正常使用的要求,根据两栋建筑物分别已有6.59和7.01mm的差异沉降现状,给出2栋建筑物沿既有最大倾斜方向的允许新增差异沉降控制值分别为3和2mm。依此标准,建筑物在附属结构施工结束后结构完好,验证了该工前安全性分析方法的合理性。     

深厚软土桥梁桩基荷载传递特性及沉降控制效果研究

通过杭甬铁路客运专线柯桥特大桥单桩静载试验,桩身应变、桩身压缩量及桥墩沉降的测试,研究深厚软土地区桥梁桩基的荷载传递特性及沉降控制效果。结果表明:桩侧摩阻力先于桩端阻力发挥作用;尽管桩端置于强风化凝灰质砂岩上,但在试验荷载下2根超长试验桩的端承比均小于1.5%,桩的承载特性表现为摩擦桩的性质;单桩静载试验实测的桩身压缩量占桩顶沉降量的85%以上;桥墩浇筑完成后经过753d的沉降观测,2个试验墩实测沉降量分别为3.00和3.41mm,其中,无砟轨道铺设后300d的实测沉降分别为0.11和0.25mm,表明在深厚软土地区采用超长钻孔灌注桩控制桥梁基础沉降的效果显著。     

钢轨-弹性支承块式道床-隧道底板相互作用数值模拟

为研究轨道与隧道结构相互作用规律,建立弹性支承块式轨道与隧道底板相互作用的有限元模型。考虑隧道底板变形方式、最大变形值、沉降槽宽度等影响因素,通过数值模拟计算轨道结构的变形和内力、钢轨与道床板的脱空、道床与隧道底板的脱空。结果表明:由于支承块、道床板、隧道底板之间连接力弱,隧道结构的不均匀沉降可能引起支承块与道床板、道床板与隧道底板间的脱空;钢轨对道床板的约束作用不明显,道床板与隧道结构存在变形差异的原因主要在于道床板自身的刚度;隧道底板最大变形发生在道床板变形缝处时,相比于发生在道床板中部,钢轨与道床板更容易产生脱空;沉降槽宽度越大,轨道与隧道结构的差异变形越小,而轨道结构内力随沉降槽宽度增大呈先增大后减小的趋势。采用实际工点的参数进行计算,得到道床板与隧道底板脱空量为0.8 mm,与实测脱空量1.1 mm相比基本一致。     

北京地铁16号线区间隧道下穿4号线施工变形模拟分析与控制

以北京地铁16号线下穿4号线为工程背景,通过数值计算及现场监测研究城市地铁隧道中新旧地铁间的穿越施工的相互影响,并对既有地铁变形进行了安全评估。研究结果表明:既有隧道沉降计算值与实测值吻合较好且变化规律一致;隧道穿越施工导致的既有隧道沉降最大值发生在新建隧道的正上方,既有隧道最终累计沉降曲线呈W形;既有区间隧道结构内力变化较小,满足结构承载能力要求;既有区间隧道上下行结构最大累计水平位移变化量分别为0.35,0.39 mm,水平位移均未达到预警值。根据隧道变形的安全性评价提出了相应的施工防控措施,为类似双线盾构隧道下穿既有隧道的变形影响提供借鉴。     

超长大直径群桩沉降计算方法探讨

针对苏通长江大桥主塔超长大直径灌注群桩基础,分别采用目前国内铁路桥涵地基和基础设计规范、公路桥涵地基与基础设计规范、建筑桩基技术规范、建筑地基基础设计规范和美国桥梁设计规范中的荷载与抗力系数设计法对其沉降进行计算,然后再与大型离心模型试验沉降值进行比较,提出考虑超长桩的桩身压缩和采用荷载传递系数修正桩端附加应力的沉降计算方法,得到的理论计算值与试验值比较接近,仅相差7.8%;同时用该法所得计算值与内昆线某一大跨刚构连续组合体系特大桥超大规模高墩群桩基础的沉降试验值也比较逼近。最后讨论了现行规范中对群桩沉降计算存在的一些问题并提出一些建议。     

客运专线无砟轨道桩网结构模型试验研究

无砟轨道线路状态的调整只能通过扣件系统进行,其对轨下的基础沉降、差异沉降及弯折变形提出严格要求。为了研究在经过桩网结构地基加固后的土质路基上修建的无砟轨道是否满足要求,在室内进行了桩网结构大比例模型试验研究,测试在填筑和循环载荷试验情况下的路基沉降、基床动应力、桩顶与桩间土土压力,以及桩的应力应变分布等数据。研究表明:①桩网结构累积沉降值较小,能满足无砟轨道对工后沉降25.0 mm的要求;②桩网结构中的网具有荷载分担作用,桩起竖向增强作用,桩土应力比约为2.45;③桩的承载力由桩侧摩阻力与桩端支承力共同贡献,当地基中存在软土层时,桩侧有产生负摩阻力的趋势,中性点位于软土层下部交界面处。     

软土富水城市铁路深基坑施工对周边沉降影响监测及分析

针对软土富水城市铁路深基坑施工工程,对周边环境沉降进行监测。监测结果表明,软土富水城市铁路深基坑施工在围护结构施工、开挖施工、主体结构施工阶段对于周边环境的影响有别于一般地区城市深基坑施工的影响,具体表现在围护结构施工期间、主体结构施工期间对周边环境均存在一定影响,同时,较易出现差异沉降,对施工安全影响较大。建议开挖施工前对周边环境进行搅拌桩等形式的加固,同时,加大对不均匀沉降的监控力度,保证工程的安全施工。     

地铁隧道盾构法施工对桩基变形与内力的影响

通过数值仿真试验,分析了盾构法隧道施工引起的单桩桩身变形、轴力、弯矩随不同的桩洞距离、桩端与水平洞轴线的相对位置、桩型的变化规律,对群桩进行了数值仿真试验。试验结果表明,开挖后桩身发生倾斜变形,桩身内力发生明显变化,且桩端与水平洞轴线的相对位置与桩端土性的不同对桩身内力变化有明显的影响;开挖引起的双桩的桩身内力相对于对应位置的单桩均减小,且由于前桩的遮挡作用,隧道开挖对双桩后桩的影响大大减弱。     

暗挖地铁车站侧穿特殊结构桥梁保护措施研究

北京地铁12号线安贞桥站侧穿安贞西桥和安贞东桥,受桥梁基础位置的制约,车站主体结构采用暗挖分离结构形式。邻近桥梁的下部结构形式为斜腿刚构,这种特殊的结构形式对差异沉降极为敏感且抵抗变形能力较差。基于车站与邻近桥梁相对位置关系以及桥梁结构特点,首先确定邻近桥梁基础的风险等级和变形控制指标,在此基础上,从车站主体结构建造方案、洞内超前注浆加固地层以及在地面设置隔离桩等角度探讨对邻近桥梁的保护措施,最后给出桥梁变形超过变形控制标准情况下的保护措施。