飞机荷载对隧道结构的动力影响分析

随着立体交通路网的发展,在机场跑道或停机坪下修建隧道的情况时有发生,这就需要研究飞机移动荷载对下穿隧道结构的影响,以确保其安全。文章依托北京市首都机场捷运工程,基于有限元法比选了节点动力荷载及面动力荷载两种简化飞机移动荷载的响应结果,结合计算结果与现场实测数据,进一步分析了飞机移动荷载对隧道结构的影响规律。结果表明:两种飞机简化荷载作用下,隧道的竖向位移变化规律相似,但节点动力荷载作用时隧道的竖向位移略大;飞机着陆点与隧道相对位置的变化对隧道结构的竖向位移变化规律影响不大;飞机位于隧道正上方三倍洞径范围内跑道时对隧道结构的动力影响是不容忽视的,不仅引起隧道结构发生明显的竖向位移,还可导致围岩压力的显著增大;而在飞机动、静荷载作用下,拱顶中心位置的围岩压力及竖向位移最大,需重点关注。     

高烈度地震区山岭隧道模型试验研究

以雅泸高速公路高烈度地震区某山岭隧道为背景,对山岭隧道结构地震动力响应进行了大型振动台模型试验研究。试验表明,在隧道洞口段模型土表层裂缝均先从隧道拱顶偏向两侧45°角位置出现,然后斜向向上扩展;在隧道洞身段进出口纵向及斜向裂缝数量较多,大部分裂缝延伸至环向裂缝后终止。在隧道洞身段试验中,拱顶内缘和两侧边墙中部衬砌外缘出现拉裂性裂缝;在仰拱部位出现剪裂性裂缝或压裂性裂缝,并有不同程度的错动,是受地震影响最大的部位。     

基坑开挖对近接地铁车站的影响规律研究

文章依托广州地区某邻近运营地铁车站的基坑工程,使用数值分析方法,建立了考虑车站结构-土体-基坑围护结构共同作用的二维非线性数值计算模型,研究了基坑与车站间隔距离、基坑开挖深度等参数变化情况下,地铁车站结构的变形规律及振动响应特性。计算结果表明,基坑开挖明显改变了邻近地铁车站的变形场。基坑开挖越深,距离车站越近,影响越加明显。基坑开挖引起地铁车站的变形表现为竖向隆起和向基坑内侧移动;随着基坑开挖深度的增加,车站结构水平位移变化较为明显,最大竖向位移变化不大,但竖向位移差变化明显,对结构影响较大;在列车动载作用下,随着基坑开挖深度增加和间隔距离的减小,对基坑围护结构本身和邻近车站结构的振动响应特征都将产生影响,而且这种影响均是加剧结构的振动。文章进一步提出了控制车站结构变形的技术措施,为类似地铁车站设计和施工提供了参考。     

隧道内爆炸作用衬砌结构的动力响应和损伤机理研究

隧道内爆炸作用可能导致其衬砌结构的破坏和坍塌,造成车辆通行受阻和生命财产损失。为了研究隧道衬砌结构的抗爆性能,应用AUTODYN软件建立了隧道衬砌-岩石-土壤的三维数值模型,并考虑炸药-空气-结构的流固耦合相互作用,以及隧道内爆炸作用对衬砌结构的动力响应和损伤机理进行了数值模拟分析。结果表明:在不同炸药量作用下,超压峰值及冲量以爆心地面投影点为中心,向四周迅速衰减,表现出一定的规律性;离爆心最近的底板首先出现损伤,并向四周扩展,直墙角部由于受到底板竖向变形而引起的拉应力作用,较早地出现损伤,在直墙壁和拱顶产生纵向和环向的裂缝,这些裂缝把整体式隧道衬砌结构分割成大小不等的混凝土块体。     

球墨铸铁-钢筋混凝土组合隧道壁板加载试验分析

为研究球墨铸铁-钢筋混凝土组合隧道壁板这一新技术应用于隧道衬砌结构的可行性,文章根据相关设计参数,采用三维有限元分析方法模拟试验加载环境,建立分析模型,研究荷载条件下组合壁板的受力特征。分析结果表明:当混凝土达到极限状态受压破坏时组合壁板能承受的竖向压力为2.22 MPa,水平压力为1.11 MPa,拱顶为最大变形处,最大变形为6.63 mm;当球墨铸铁达到极限状态受压破坏时组合壁板能承受的竖向压力为11.48 MPa,水平压力为5.74 MPa,拱顶为最大变形处,最大变形为33.16 mm;在球墨铸铁壁板环作用下组合壁板相比混凝土受压坏破坏时所能承受围岩压力的能力和变形能力都提高了5倍,充分体现了球墨铸铁强度高、延性好的优点。     

盾构隧道整体道床剥离病害规律研究北大核心CSCD

盾构隧道整体道床的剥离病害已严重影响地铁的安全运营。为研究整体道床剥离病害的规律,文章以国内某运营地铁线路为工程背景,建立整体道床-管片-注浆层数值模型进行分析研究。结果表明:列车轮组作用在道床一侧靠近伸缩缝位置时会引起较大的道床剥离变形,是最不利位置;列车荷载在振动作用下引起的剥离量远大于静载作用时的,且两者间存在函数关系;伸缩缝位置是最易发生剥离的区域,剥离首先发生在伸缩缝两侧边缘,随列车动载作用时间增加,剥离区域扩展至伸缩缝1.5 m范围内;注浆层刚度与接触面黏结强度均是影响剥离量的重要因素,提升注浆层刚度和道床-管片接触面的黏结强度可有效减少剥离量。     

高速列车荷载作用下仰拱对隧道整体动力特性的影响分析

仰拱作为隧道衬砌的重要组成部分,其设置对改善隧道结构受力状况,提高隧道结构的整体稳定性都非常重要。但在列车激振荷载作用下,仰拱在隧道整体结构中所发挥的作用还需要进一步研究。文章通过数值分析方法,从动力学角度对仰拱在高速铁路隧道列车振动响应中的作用和影响进行了探讨;比较了不同仰拱形式下隧道结构各控制点的动力学特性及衬砌和围岩受力特性,可为隧道仰拱设置中综合考虑动静力影响提供参考。     

软弱隧道围岩锚杆支护效应的落门试验研究

在软弱围岩中进行隧道开挖,往往因岩体变形过分或局部应力集中而导致围岩失稳破坏,在实际工程中大多采用锚杆作早期支护。文章以Ⅳ级软弱围岩为参照对象,利用相似模型试验进行了锚杆支护条件下的隧道施工过程模拟,对开挖过程中围岩的渐进破坏特征、破坏模式以及锚杆的支护效应进行了研究。试验结果表明,隧道开挖将会在隧道周边形成一应力扰动区,而真正塌落成拱的只是该扰动区的一部分;由于有锚杆的支承作用,拱顶岩体的破坏呈分区破坏模式;岩体的破坏范围主要集中在隧道两侧与水平面成45°+φ/2的扇形区域内;在隧道开挖后,拱顶上方岩体的切向应力升高形成承载压力拱,主要位于距拱顶约1.0~1.25B处(B为隧道跨度)。     

单线铁路隧道衬砌拱顶纵向带模注浆技术研究

文章针对传统衬砌拱顶带模注浆工艺存在的不足,结合叙毕铁路隧道施工实例,开展了单线铁路隧道衬砌拱顶带模纵向注浆技术研究,介绍了该技术机理与施工工艺要点,并评述了该技术应用的合理性,为后续铁路隧道带模注浆作业提供了可靠的理论依据。     

时速200 km动车组通过隧道时空气动力学效应现场试验与研究

与常规铁路隧道不同,客运专线铁路隧道设计除了要考虑满足围岩稳定性、建筑限界等外,还必须考虑高速列车在隧道中运行时所诱发的空气动力学效应的影响。文章通过遂渝线200km/h提速综合试验中的隧道气动力及结构动力学试验,对200 km/h动车组通过隧道内和列车上瞬变压力、空气动力荷载、列车风、微气压波等进行分析与研究,从而为时速200 km/h客运专线隧道的设计提供依据。