建造过程对运营地铁车站结构内力变化影响分析

采用考虑车站建造全过程影响的计算模型对典型地铁车站结构内力随建造过程的变化规律、分布模式及控制弯矩进行分析,并与不考虑建造过程的一次加载模型所得结果进行对比,研究建造过程对车站最终内力及其截面设计的影响。研究结果表明:采用考虑车站结构建造过程的方法时,在基坑开挖阶段,最大弯矩值逐渐增大,其位置逐渐下移;在主体结构回筑阶段,中板以上结构弯矩值增大,最大弯矩值点上移;在运营阶段,结构内力进行略微调整。采用考虑车站结构建造过程的方法时,顶板两端节点处弯矩值较大,且顶板至中板间的侧墙全部处于迎土面受拉状态;中板至底板间的侧墙处于背土面受拉状态;底板弯矩分布呈两端小、中柱附近大的特点。当忽略车站结构建造过程时,车站底板两端弯矩及连续墙负弯矩将远大于该处弯矩承载限值,而连续墙正弯矩偏小;当采用考虑车站结构建造过程的方法时,结构内力趋于合理,且均处于承载力允许范围,但连续墙最大负弯矩较前一方法明显偏小。为了保证结构的整体可靠性,设计中可考虑采用两种计算模型所得结果的包络线进行截面设计,但为了避免这种做法可能导致的过度设计,可以对负弯矩较大处采用调幅设计。     

地铁车站基坑内支撑刚度的探讨

支撑式支挡结构设计中,内支撑刚度的选取对基坑围护结构受力、基坑变形都有一定的影响。规范在忽略冠梁或腰梁挠度下提出了支撑刚度的计算公式,目前对于是否考虑腰梁挠度存有争议。本文采用倒梁法分析腰梁或冠梁的受力及变形,引入变形协调条件对倒梁法进行反力局部调整,并选取合理的有限元模型进行对比分析。最后得出挡土结构将土压力直接传递给支撑,支撑受力后,腰梁作为连续梁,内部产生转角和挠度,腰梁的作用是调节支撑整体受力,支撑刚度不应考虑腰梁跨中的挠度。     

曲线梁双悬臂对称分段灌筑施工时结构分析的实用计算方法

应用纯扭转理论 ,对曲线梁在双悬臂对称分段灌筑施工时进行内力与变位分析 ,计算支座的反力、反弯矩及反扭矩 ;梁跨各截面的弯矩、扭矩及剪力 ;梁跨各截面的挠度与扭转角。所得数值可供现场施工技术人员进行施工控制时使用。     

土质路基板式轨道结构强度计算研究

采用弹性地基叠合梁法针对土质路基上板式轨道结构建立力学模型、列出了微分方程式及其边界条件,并采用牛顿下山法解出方程,得到土质路基上板式轨道钢轨、轨道板、底座等各部件的弯矩、应力以及地基承载反力,分析不同参数变化对结构响应的影响。研究认为,弹性地基叠合梁法能较好地模拟板土质路基上式轨道在荷载作用下的受力机理。     

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。     

基于力法的斜支承连续箱梁挠曲扭转内力分析

为研究斜支承连续箱梁的内力分布规律和斜交角变化对内力分布的影响,分别给出均布扭矩荷载和集中扭矩荷载作用下,简支箱梁约束扭转控制微分方程初参数解的简化结果.以简支箱梁为基本结构,斜支点的约束反力为多余未知力,建立多跨斜支承连续箱梁的力法方程.选取斜支承两跨连续箱梁为算例,用本文方法和ANSYS软件计算其在竖向均布荷载作用下的各项内力,并分析斜交角变化对各项内力的影响.研究结果表明:按本文方法计算的弯矩和扭矩与ANSYS计算值吻合良好;在竖向对称均布荷载作用下,弯矩和扭矩沿梁轴对称分布,双力矩反对称分布,各项内力随斜交角的变化具有单调性;在竖向偏心均布荷载作用下,各项内力均不再对称分布,其随斜交角的变化规律也更加复杂.     

考虑摩阻效应的弹性地基梁幂级数解

基于Winkler地基模型,假定地基梁与地基土体间的摩阻力沿有限梁长呈线性分布,考虑弹性地基梁与地基土体之间的水平摩阻效应,建立集中荷载作用下地基梁挠曲变形及内力计算模型和相应的变形控制微分方程.采用幂级数法,分别给出计算弹性地基梁竖向挠曲变形、转角、弯矩、剪力的幂级数半解析解.将本文方法与传统弹性地基梁法进行比较以验证本文方法的可行性,并进一步分析梁土间摩阻效应对弹性地基梁位移及内力的影响.分析结果表明,梁土接触面上的摩阻力对地基梁的位移及内力有一定程度影响,且地基土越坚硬,梁土接触面越粗糙,该摩阻效应对梁位移及内力的影响也就越大.     

双排土芯钢板桩围堰变形特性研究

为研究双排土芯钢板桩围堰变形特性,以竺山湖隧道围堰工程为背景,对施工现场进行数据监测,同时利用三维数值模拟软件PLAXIS 3D建立了施工现场的三维模型。通过数值模拟,研究不同施工阶段钢板桩的变形情况及内力分布情况,并与现场监测数据进行对比,以进一步分析单根钢板桩受力变形的特征。研究表明：围堰变形主要集中在钢拉杆和钢板桩与土交界处,呈现为中间凸出的复合变形特征;围堰受力集中于钢拉杆支撑处以及背水面钢板桩与土交界处,其中围堰背水面钢板桩的堰脚处弯矩最大;迎水面钢板桩位移较小且桩顶产生向围堰内侧的位移,背水面钢板桩位移较大;抽水工序对钢板桩变形及内力影响最为显著。     

公铁两用钢桁梁斜拉桥索梁锚固点位置影响研究

本文以公安长江公铁两用特大桥为工程背景,针对索梁锚固点位置(即索梁锚固点与主梁截面形心的相对距离)对大跨度钢桁梁斜拉桥受力特性的影响展开研究。利用Midas有限元软件,在成桥工况下和活载工况下,建立一系列不同索梁锚固位置的简化梁模型,通过对比不同情形下各主塔支反力、主梁弯矩、主塔塔底弯矩、斜拉索索力和跨中位移的计算结果,得出索梁锚固点位置与斜拉桥内力变化规律,为今后同类型桥梁的设计提供理论参考。     

深埋双圆盾构隧道的横向地震响应特性研究

阐述反应位移法的基本原理和深埋双圆盾构隧道的地层荷载模式,并基于反应位移法和梁弹簧模型,对双圆盾构隧道仅受静载和静载与水平剪切地震荷载同时作用下结构的变形和内力等动力响应特性进行研究。分析表明:与对称静载作用下相比,在静载与地震荷载同时作用时,结构的变形和内力不再是对称的;弯矩和变形走势基本一致,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都有向洞内的位移和内侧受拉的弯矩,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都具有相反方向的位移和弯矩,与中柱底部连接处的弯矩集中现象得到消除;衬砌的轴力不再是全部为受压值,而是出现大范围受拉的情况,且拉力值较大,中柱的压力值减小十分明显;与中柱连接处的剪力集中现象消除明显,远离中柱处的管片衬砌剪力绝对值增大明显。     

人字形微型桩内力计算方法

基于弹性地基梁的微型桩内力计算方法中有一种是假定上部为钢架,滑面处为固定支座,传递弯矩和剪力,滑面以下桩体按弹性地基梁法计算。本文所选微型桩同样采用组合结构计算,同时考虑滑面处变形协调,把弹性地基梁的位移和转角作为上部结构的支座位移,考虑位移对内力的影响。针对微型桩滑面处弯矩,基于FLAC3D程序,建立简化的微型桩数值计算模型,提取桩的内力并绘制弯矩图,数值模拟结果与考虑变形协调后的弯矩图更接近。     

预应力混凝土斜交连续箱梁设计

研究目的:娄底市共荣路上跨娄邵铁路采用(25+40+25)m预应力混凝土斜交连续箱梁,斜交角度为55°,支架现浇施工方法。由于该梁桥面较宽,斜交角度较大,为了对实际结构进行更准确的模拟,本文采用空间梁格及平面单梁两种有限元分析方法对预应力混凝土斜交连续梁进行对比分析研究。研究结论:(1)为方便预应力混凝土斜交连续梁设计,建议采用单梁法设计,空间梁格法进行验证;(2)大角度斜交连续梁跨中最大正弯矩和中支点负弯矩在恒载作用下均小于正桥,但剪滞效应比正交箱梁更为显著,设计时必须充分考虑其剪滞效应;(3)斜交连续梁钝角边侧支点反力比锐角边侧支点反力要大15%左右,设计时特别注意支座的选择及下部结构设计;(4)为增加各箱室之间横向刚度,建议在边跨及中跨设置几道横隔板;箱内可采用两次倒角使其不出现锐角,以消除应力集中现象;梁体建议采用全预应力结构设计,并将梁体普通钢筋适当加强;(5)本研究结论可为预应力混凝土大跨度斜交连续梁桥设计提供参考。     

考虑边坡效应的桥梁桩基受力分析

基于边坡上桥梁桩基的受力特点,考虑边坡对桩基的土推力和土抗力效应,依据桩段的静力平衡条件,建立考虑边坡效应的桩基础静力微分方程,采用有限差分法,建立考虑边坡效应的桩基础变形和内力的计算公式。结合某铁路桥梁桩基,分析边坡效应对桩基位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的影响规律。结果表明:边坡效应使边坡上桩基的受力更为不利,与不考虑边坡效应的平地桩计算结果相比,考虑边坡效应后桩顶最大位移可增大78%,桩侧最大土压力可增大135%,并改变了潜在滑动面附近区域的弯矩和剪力分布;设计荷载下边坡上桩基的位移、弯矩、剪力和桩侧土压力的包络图将不再如平地桩那样以桩轴左右对称分布,而是桩基靠近边坡外侧的数值更大;在进行桩基设计和钢筋配置时不仅需要考虑边坡效应引起的变形和内力的增大,还应考虑不同荷载方向引起的力学性能在边坡内外侧的差异。     

深圳地铁罗湖站安全线深基坑围护结构设计

根据深圳地铁罗湖站安全线深基坑围护结构周围地理环境、水文地质与工程地质条件和地下结构特点等特征,选择了人工挖孔灌注桩加支撑的基坑支护方案。采用等值梁法,分别计算了5种工况条件下支护桩所受的内力(剪力和弯矩);综合各种工况下内力大小与分布,设计了支护桩的截面、桩长、桩间距和配筋设计计算;对支撑的布置、尺寸进行了设计,对支撑构件的强度和基坑支护体系的整体稳定性进行了检算,包括抗倾覆、抗管涌等。施工实践证明,各支护结构的位移、变形、支撑轴力,周边地面沉降等实测数据都在规范要求之内。     

分离式框架桥结构有限元数值分析

为了研究分离式框架桥的结构计算问题以及探讨现有的框架桥设计软件的应用,以三跨分离式框架桥为例,采用MADIS CIVIL有限元分析软件对分离式框架桥结构进行数值分析,并将分离式框架桥的边孔、中孔当作单跨框架桥用以做对比计算。从计算结果分析可见,作用在框架桥边墙上的侧向土压力对框架桥结构内力影响很大,分离式框架桥各孔的结构内力与按单跨框架桥计算的结构内力差额较大。由此表明,框架桥设计软件的单跨框架桥计算模块不宜用于检算分离式框架桥,框架桥设计软件需要进一步完善并有待增加分离式计算模块。     

曲率半径对曲线斜拉桥力学性能的影响分析

以刚果布拉柴维尔滨河大道小半径混凝土双塔双索面曲线斜拉桥为工程背景,建立有限元模型并分析曲率半径对主梁弯矩和扭矩、跨中挠度、桥塔塔顶位移、主塔塔底弯矩、索力等结构受力性能参数的影响。结果表明:曲率半径对结构内力和支座反力的影响较大,对索力的影响则相对较小;当曲率半径1 250 m时,曲线斜拉桥可以按照直线斜拉桥进行受力计算。     

武汉市地铁车站结构的三维地震响应分析

选取武汉市一地铁车站结构,采用FLAC3D软件建立其三维计算模型,研究100年超越概率为10%的武汉人工波作用下地铁车站结构的三维地震响应.计算结果表明:离车站结构端部1.5倍车站结构宽度的横断面可简化为平面应变问题考虑;车站结构纵向跨中的横截上结构内力及变形均最大,因而按平面问题计算的结构进行结构设计,结构是偏于安全的;地震荷载对柱端弯矩的影响最大,其次是侧墙,对板的影响最小.该研究成果可为武汉市地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

桥梁转体承台受力性能有限元分析

为研究大型转体承台内部传力机理，本文以武汉跨沪蓉线、麻武线高架转体桥下承台为原型，对十六桩转体承台两种试验模型进行有限元分析。研究结果表明，转体承台底部拉应力主要集中于中间四根桩所构成的矩形区域；非预应力承台在加载过程中，各桩顶反力比例几乎保持不变，桩顶反力未出现重分布；降低桩支承刚度可以降低中间桩的反力，使桩底反力趋于均匀，以提高转体承台的承载性能；施加预应力能显著改善桩顶反力分布，有效降低中间桩的反力，且所施加预应力越大，中间桩反力下降幅度越为明显。     

高墩大跨连续刚构桥的设计及关键技术研究

依托兰州至合作铁路泄湖峡大夏河特大桥主桥(54+90+54)m连续刚构,采用有限元方法建模计算,对全桥结构动力特性、抗震性能进行了研究,并从主梁抗裂措施、主墩不等高对于梁部内力的影响、主墩墩身内力调整三个方面详细论述了单线高墩大跨连续刚构设计关键技术。分析结果表明:罕遇地震作用下,需合理配置塑性区域的钢筋以保证桥墩的转动能力;连续刚构设计关键技术为防止箱梁开裂,降低运营阶段墩身弯矩提供了可靠保证。     

吕临(孟)铁路陡坡路堤桩基托梁挡土墙设计

吕临(孟)铁路DK39+760～DK40+402.45段陡坡路堤采用桩基托梁挡土墙收坡,根据挡土墙传到托梁上的竖向压力和水平推力、托梁的刚度、地基土的性质,选择相应的计算模型计算托梁的内力,进行托粱的结构设计;根据托梁传至桩顶的水平推力和弯矩计算锚固点以上的内力和变形,按弹性地基梁计算锚固段的桩身内力和变形,进行桩的结构设计.