冲刷线下的杭州越江隧道抗浮分析

钱塘江洪水冲刷河床与大潮回淤交替出现,钱塘江洪水冲刷线下的隧道抗浮安全直接影响隧道埋置深度,如何在保证施工及运营安全、降低造价的前提下确定合理的埋深,是工程亟需解决的问题。通过研究对比各种工况下隧道抗浮受力模式的适用性,并以杭州地铁4号线穿越钱塘江隧道为例进行计算分析,得出如下结论:隧道抗浮埋深主要受使用阶段冲刷线控制,抗浮计算可采用一般常用的重力抗浮模式,上覆土3 m满足抗浮安全;另外对施工阶段遭遇300年一遇的洪水冲刷河床的特殊情况进行分析,考虑隧道螺栓剪切抗浮作用后可提高隧道的抗浮力,同时可从浆液初凝时间、注浆工序、螺栓设计等方面考虑提高抗浮安全性。     

考虑SSI效应的地铁车站结构动力学响应分析

以北京地铁28号线京广桥站地下结构为工程背景,介绍了车站换乘厅结构所处的水文地质情况及结构设计方案,采用数值模拟的手段对结构施加地震荷载,分析考虑了土与结构相互作用SSI(Soil-Structure Interaction)效应下的车站换乘厅主体框架结构、地连墙以及桩基础的结构动力学响应。结果表明：(1)在车站换乘厅的框架结构中,底板所受内力大于顶板内力结果;车站换乘厅的下部地连墙所受到的内力均大于上部地连墙的内力结果;桩体承担的剪力均大于上部结构的剪力值。(2)三条地震波作用下的层间位移角结果均小于1/550,符合规范要求;在两条自然地震波作用下的顶点位移均呈现出“平稳-振荡-收敛”的变化趋势,而人工波作用下的顶点位移呈现出了一定的“振荡-收敛”趋势。虽然与自然波相比无平稳阶段,但是人工波作用下的顶点位移时程整体波形较为均匀。(3)三条地震波作用下的结构基底剪力与地震波的加速度浮动有关。考虑SSI效应后地铁车站换乘厅结构的地震响应更加真实,可以帮助工程中采取更有针对性的措施。     

列车荷载作用下地铁重叠隧道的响应分析

以深圳地铁一期工程区间近距离重叠隧道为背景，研究地铁运营期间，列车振动荷载对隧道结构的的影响。首先根据车辆－轮轨模型，确定列车振动荷载。然后采用释放荷载方法模拟地铁的开挖效应，确定初始应力场，并通过对地铁结构体系进行模态分析，得到体系的振型和频率，以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式时间积分法，分别研究在上行动载，下行动载和上下交会动载3种情况下，区间近距离重叠隧道的动力响应，确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力。     

预制装配式箱涵结构地震响应影响因素分析

通过数值模拟方法研究了不同埋深、不同地震动峰值特性和不同箱涵顶板伸出长度情况下装配式箱涵的地震响应特征。结果表明,在地震作用下,埋深增加,结构的水平相对位移、竖向相对位移和应力均增加;地震动峰值提高,最大主应力集中在顶板中部、顶板两侧角部以及侧墙内侧角部;当顶板伸出长度介于110～115cm时,箱涵水平位移、竖向位移以及最大主应力下降幅度较大,抗震性能较好。     

深大基坑开挖对邻近地铁车站影响研究

在运营地铁车站周边进行基坑开挖,无疑会对车站结构的变形产生影响．为确保邻近地铁车站的正常运营,运用PLAXIS软件建立平面数值分析模型模拟实际基坑开挖过程,研究了世博轴深大基坑工程开挖对邻近耀华路地铁车站水平、竖直及总变形的影响,并分析了不同基坑连续墙位移下运营车站的变形情况．计算结果表明,在基坑开挖过程中,运营车站竖向隆起量先增加后减少,而水平变形不断增加．运营车站竖向、水平变形的最大值均与基坑连续墙侧向变形最大值呈线性关系．     

砂卵石地层地铁明挖车站动力响应分析

以某地铁明挖车站为实例,结合车站砂卵石地层的地质特色,采用MIDAS岩土隧道有限元软件GTS建立三维有限元模型,对车站结构抗震进行动力响应计算分析,并与车站结构的静力计算及反应位移法计算的结果进行对此。结果表明:在砂卵石地层下,地铁明挖车站结构的正截面承载力配筋由准永久荷载组合作用下的裂缝计算控制,抗震工况不起控制作用,在局部抗震薄弱部位需加强构造措施。     

土-结构相互作用地铁车站三维有限元分析

采用有限元分析方法对大连南关岭地铁车站结构强度大变形问题进行了三维分析．获得了地铁车站结构在上压力,浮力,恒、活荷载等综合载荷作用下位移量及其对比关系,土-车站结卡勾的相互作用对柱、侧墙等结构应力的分布情况的影响．与以往地下乍站二维模型分析结果对比,三维模型更合理,更全面,更接近工程实际．较真实地反映了地铁车站结构的变形受力特点．     

地下水位及开洞范围对地铁车站抗浮影响研究

为加快整条线路的施工进度，拟在某即将建成的长大车站处增设轨排井，为保证铺轨施工，临时关闭了部分降水井，因此地下水位改变，从而引起既有车站的抗浮计算条件改变，可能对车站产生不利影响。基于现场监测数据，采用三维有限元软件，对地铁车站结构顶板增设轨排井及不同开洞范围所造成的主体结构上浮影响进行研究。研究结果表明：在不考虑车站主体结构与围护结构间摩擦阻力的情况下，封闭部分降水井后，设轨排井附近上浮量较大，并且车站不同部位所受上浮影响程度不同，在采取抗浮措施时应区别考虑。在同一水位条件下，车站顶板开洞范围与主体结构最大上浮量呈现非线性增长关系，因此针对不同开洞范围的轨排井、盾构井以及特殊设备井时，应采取不同措施防止车站主体结构上浮。     

深基坑围护结构选型与设计分析

明挖法是地铁车站基坑开挖采用的主要设计方法之一,以某地铁工程车站主体基坑设计为背景,从围护结构选型、支撑系统设计、基坑抗浮和抗突涌稳定设计等几个方面,对基坑围护设计过程中的主要参数和设计方法进行了介绍,对深基坑围护结构的选型及设计进行了分析和研究,以期为类似项目的设计和施工提供指导。     

基坑对既有地铁隧道衬砌的影响及变形控制

基坑工程位于地铁隧道之侧,基坑开挖卸荷导致地铁隧道衬砌产生位移,水平位移朝向基坑内侧,而竖向位移主要表现为隆起,地铁隧道衬砌竖向隆起量要大于水平位移;地铁隧道衬砌位移随着基坑开挖逐渐增大。地铁隧道离基坑越远且地铁隧道埋深越深,地铁衬砌竖向隆起量及水平位移就越小。以枫亭隧道明挖基坑为工程实例,采用地连墙+4道横撑+2道竖向支撑的支护方式、盆式开挖方法、合理的地连墙嵌固深度等方式来控制地铁隧道衬砌的变形,并以"地铁隧道结构的绝对竖向位移及水平位移要≤20 mm"为控制标准,对基坑开挖进行了数值模拟,结果显示控制措施能保证地铁隧道正常运营安全。     

地铁车站PBA法围护桩受力机制研究

以新疆地区某PBA法(浅埋暗挖洞桩法)地铁车站为工程依托,主要采用数值模拟的方法,结合对现场监测结果的分析对比,对地铁车站围护桩在不同施工阶段受力特点进行分析。研究结果表明:围护桩承载位移变化曲线在扣拱开挖和中板施作阶段增长速率较大,该阶段的轴力和水平位移占比分别为65%和72%;围护桩的承载位移变化曲线可以分三个阶段,即快速增长阶段、缓慢增加阶段、稳定持平阶段;围护桩桩径和桩间距对桩体水平位移影响较小,对轴力和弯矩影响较大,通过参数优化,可得到最优方案。     

大跨度拱形无柱地铁车站抗震性能分析

采用土—结构相互作用原理针对我国首个明挖拱形无柱结构地铁车站———青岛地铁3号线保儿站进行了水平地震力作用下的有限元动力时程分析。结果表明,地震作用下地铁车站结构的动力反应较静力条件下的弯矩增幅在拱顶处最大,增幅率为42%;拱形结构和同跨度的矩形结构相比,在拱脚和边墙与底板连接处内力和变形都较大,在抗震设计时应特别注意加强这些部位的抗震措施;通过时程分析法可以看出在地震动0.1～0.9 s时,达到了结构的自振频率,地震动引起的地震反应最大,此频率点可以为地下结构反映谱的研究提供一定的参考。     

邻近边坡偏压深基坑开挖效应分析

依托长沙地铁6号线望岳路站深基坑工程,探究了邻近边坡偏压地铁车站基坑开挖的变形特性与受力特点,采用Midas/GTS对基坑分层开挖与支护进行了数值模拟,分析了地连墙位移、内支撑轴力、地表沉降等,并将数值模拟值与工程实际监测数据进行对比,分析了支护结构变形特性的影响因素.研究结果表明:偏压作用下,基坑两侧围护结构变形明显不同,非偏压侧的桩身水平位移大于偏压侧的;偏压与非偏压的两侧地表沉降具有明显的空间效应,偏压侧的坑周地表最大沉降量大于非偏压侧的;工程边坡侧增设大直径钻孔灌注围护桩、多道钢角撑数量,能有效控制边坡侧基坑变形;数值模拟值与实际监测结果一致,可为地铁车站深基坑工程的设计与施工提供借鉴.     

浅埋暗挖大跨车站的沉降监测及结构变形分析

目前地下工程基本以浅埋暗挖法为主。以青岛地铁某车站为例,查阅勘察资料、设计图纸以及以往地下工程资料,制定了清江站监测布置图以及监控频率;施工监测数据显示,超前导管注浆以及初期支护是限制围岩变形、确保结构安全稳定的有效措施。分析研究成果对该车站的施工具有较强的理论指导效果,同时为青岛地铁下一期工程修建具有借鉴意义。     

强震作用下的砂土液化对桩基力学特性影响

为了提高位于液化土层桥梁桩基的抗震性能, 基于三向六自由度大型振动台模型试验, 分析了地震波作用下桩顶水平位移、桩身加速度及弯矩等动力响应, 并研究了地震波加载后桩基的损伤。试验结果表明: 在地震波作用下, 随着液化层埋深的增加, 土体液化后产生的侧扩效果逐渐减弱, 因此, 桩顶水平位移峰值逐渐减小, 但是当地震加速度超过0.6g时, 桩顶水平位移峰值不受液化层埋深的影响; 因地震荷载作用下粉细砂土层液化, 桩身加速度在该土层位置明显增大; 上部覆盖层压力作用使土层抗剪强度增大, 因此, 桩顶放大系数随着液化层深度的增加而增大, 且桩顶放大系数在Kobe波作用下最大, 5002波作用下最小, 砂土液化同时造成土层强度降低, 从而使桩身加速度在该土层出现放大效应; 桩身弯矩最大值均出现在液化层和非液化层分界处, 且在相同强度地震波作用下, 桩身弯矩最大值随着液化层埋深的增加呈增大趋势, 当地震加速度从0.30g增大到0.35g后, 桩身弯矩增幅为33.3%, 增幅最大; 不同类型地震波对桩基的破坏程度并无差异, 在加速度0.35g作用下, 桩基基频无变化, 但当地震波强度超过0.40g时, 桩基基频从1.65 Hz突降到0.45 Hz, 因砂土层液化产生侧向位移, 桩身剪切变形, 最终导致桩基损坏。综上所述, 当液化层较浅时, 应重点考虑地震波作用下过大的桩顶水平位移; 在桩基抗震设计时, 必须考虑液化层和非液化层分界处桩基的抗弯能力和液化层埋深的影响。      

浅基坑开挖对既有车站的安全影响分析

针对基坑开挖引起土体自重应力卸载,进而导致周边土体应力结构发生变化,使既有车站结构受力发生变化,从而改变既有车站安全性问题,采用midas GTS数值模拟和现场监测的研究方法,建立浅基坑和既有车站二维有限元计算模型,并结合现场对边坡竖向位移、水平位移、地表沉降、既有地铁结构水平位移、竖向位移的监测数据,分析现场安全控制情况。结果表明：在浅基坑分三层开挖,并及时控制边坡稳定的前提下,既有车站竖向位移为4.01 mm,水平位移为0.335 mm,均小于地铁安全控制标准20 mm,确认既有地铁结构安全可控。     

地下连续墙在沈阳地铁中的应用

沈阳市某地铁车站距浑河较近,地铁结构底板埋深大,地下水水量丰富,地层透水性强,为防止流砂、管涌等现象,采用地下连续墙在该地进行支护取得了较好的效果,通过施工方案比选及施工优化,对地下连续墙在该区域的适用性及工程实践进行了初步探讨。     

穿河地铁隧道施工对既有桥桩影响的数值模拟分析

以青岛地铁2号线汽车东站-东韩站区间穿越张村河段为工程依托,运用有限元软件ABAQUS建立3D模型,对地铁隧道穿越河流的动态施工全过程进行数值模拟,分别从桥隧不同间距、隧道不同埋深和有无地下水等三个不同影响因素,计算和分析地铁隧道开挖对既有桥梁桩体的受力和变形的影响规律。桥隧间距选取6 m、9 m、12 m、15 m和18 m,地铁隧道埋深选取4 m、5. 5 m和7. 5 m,并考虑有无地下水作用,在单一变量下共建立8组不同模型,通过模拟结果曲线的对比来分析不同因素的影响作用。结果表明,桥隧间距越近、埋深越大、有地下水作用时地铁隧道开挖引起的临近桥桩的影响就越大;而且在整个地铁施工过程中地铁基坑开挖到坑底时影响最大。     

预制装配式地铁车站单环结构传力与变形机理

为了研究新型装配式车站结构的力学与变形性能，以长春某国内首例预制装配式地铁车站为背景，基于有限元软件ABAQUS对装配式地铁车站单环结构拼装成环后传力与变形机理进行研究. 首先，建立了不同结构形式与钢丝杠支撑组合的4种工况数值模型；其次，对结构在自重作用下的力学、变形和接头接触性能进行了对比分析；最后，揭示了该类型预制装配式地铁车站单环结构的传力与变形机理. 研究结果表明:钢丝杠的支撑作用不容忽视，在拱脚外侧增设水平钢丝杠后，结构最大Mises应力降低约40%，最大主应力降低约80%，最大水平位移降低约90%，拱顶挠度降低约80%，结构内部降剪、降弯效果明显；接头接触状态发生明显变化，除拱顶D-E接头外其余接头接触面挤压面积比例显著增大，拼装结构基本达到了传力稳定可靠、变形安全可控的设计要求，整体自稳能力显著提升. 钢丝杠与拼装结构协同工作优化了单环结构的传力路径，有效限制了结构的水平与竖直变形，该类型装配式结构的力学与变形性能优于未设置钢丝杠的现浇结构的对应指标.      

地下连续墙对无柱大跨地铁车站地震反应影响

无柱大跨地铁车站抗震设计是否考虑地下连续墙的影响尚未有统一定论。基于ABAQUS有限元数值分析软件，建立了土-结构静动力耦合有限元模型，分析了水平竖向双向地震作用下，地下连续墙对无柱大跨地铁车站结构动力反应的影响。数值分析表明：地下连续墙会增大无柱大跨地铁车站体系的水平抗侧刚度，考虑地下连续墙时车站侧墙的总体水平相对变形降低；但地下连续墙的存在会放大无柱大跨地铁车站上覆土体的竖向惯性效应，同时也会使得无柱大跨地铁车站内力重分布。考虑地下连续墙时车站底板端部是抗震薄弱环节，抗震设计中应对其进行适当加强。