光纤Bragg光栅传感技术在隧道工程施工监测中的应用

通过室内试验对比光纤Bragg光栅(FBG)应变传感器与电阻应变片采集的变形数据,分析FBG传感器的优势。采用FBG传感技术对某通道工程施工期间基坑的轴力、已建地下通道施工裂缝、施工过程中结构沉降以及盾构管片钢筋应变进行监测。结果表明:以FBG为传感器的静力水准系统可实时自动化采集,大大提高了监测数据的时效性,避免了最大变形的漏检;FBG传感器较传统振弦式钢筋计在测试中表现出更好的稳定性和更高的灵敏度。     

深基坑混凝土支撑轴力监测研究

为了研究影响混凝土支撑轴力监测结果的主要因素,提高轴力监测的精确性,选取宁波某地铁车站基坑支护工程混凝土支撑的5个轴力监测点进行试验,发现温度、混凝土徐变、偏心荷载是影响监测精确性的主要因素。进而对监测方案进行了优化:①应尽量选在温度相近的时段进行监测;②出厂温度修正系数和现场温度修正系数差异较大,应采用现场温度修正系数;③混凝土徐变产生的附加荷载对监测数据影响显著,建议在混凝土支撑浇筑完成28 d后进行初值采集;④受偏心荷载的影响,混凝土支撑4个角的轴力差值较大,轴力最小值约为轴力最大值的30%,应在支撑4个角设置钢筋计,取测量的平均值作为测算数据。     

光纤传感智能监测系统在复杂基坑工程中的应用研究

光纤传感智能监测系统是基于光纤光栅传感技术、虚拟仪器技术和阿里云平台,针对复杂深基坑工程施工的智能化安全管控系统。通过光纤传感智能监测系统在北京新机场城际铁路联络线明挖隧道深基坑工程中的应用,阐述了深基坑开挖支护过程中的监测指标、监测元器件和监测实施过程;通过实施过程中的在线实时监测数据分析,总结了基坑开挖、支护过程中施工对基坑边坡稳定性的影响,分析了邻近支撑安拆对钢支撑轴力及基坑顶部和底部水平位移的影响。结果表明:在基坑开挖时,施工扰动对基坑边坡变形有一定的影响;每道支撑对邻近支撑的支撑轴力影响明显;光纤传感智能监测系统能够提供准确、及时、可靠的监测数据,为深基坑的安全施工提供保障。     

环境温度变化对地铁车站深基坑受力影响分析

为分析地铁车站深基坑施工期间温度变化对支撑轴力的影响,根据多层深基坑中各道支撑与对应土体间力的平衡与位移协调条件,提出了计算地铁车站深基坑中多层水平支撑温度应力的实用计算方法。相应数值分析结果表明:理论计算值与实测值较为一致,支撑轴力和位移增量随温度近似呈线性变化,环境温度对支撑轴力的影响不可忽视。     

杭州市秋涛路地铁车站深基坑钢支撑轴力监测与分析

通过对杭州市秋涛路地铁车站深基坑工程钢支撑轴力进行监测,分析了基坑在施工过程中轴力的变化规律。分析结果表明：在基坑开挖过程中,每道支撑架设后其轴力一般是逐渐增大,当其下的一道支撑开始受力时该道支撑轴力达到最大值,并随着各道支撑间的应力调整逐渐趋于稳定,部分支撑轴力的最大值出现在回筑阶段换撑的过程中。标准段除第1道支撑设计偏于不安全外,其它各道支撑实测轴力最大值约为设计值的20%～70%,各道支撑竖向间距设计不合理;端头井支撑实测轴力最大值约为设计值的30%～50%,设计值偏于保守,远小于设定的警戒值。     

深基坑混凝土支撑轴力报警原因分析

地铁基坑混凝土支撑轴力值超出设计值的现象频繁出现,轴力报警原因一直存在不同观点。笔者通过对不同地质情况下混凝土支撑报警情况进行研究,得出在不同地质的基坑施工中混凝土轴力报警原因亦不同。土质基坑中轴力报警多为温度原因报警,在石质基坑中轴力报警多为在爆破振动作用下的主动土压力过大而产生。但不管哪种轴力报警,其报警原因都需要结合相关的其它监测项目进行综合分析、判定。研究表明:气温较高且能被太阳长时间照射的混凝土支撑,混凝土轴力报警的主要原因多为温度应力引起,建议对混凝土支撑采取遮阳防晒或浇水降温措施以减少其温度应力;对石质基坑,采用混凝土支撑会产生较大的轴力,建议采用柔性支撑。     

基于双向应变匹配解调的光纤光栅轨道传感技术研究

轨道应变的准确监测对列车计轴、测重、定位和安全状态感知等具有重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅(FBG)双向应变匹配解调方法,提出一套改进的轨道应变传感方案。该方案有效地解决了光纤光栅应变与环境温度交叉敏感的问题,与传统的匹配光栅解调方法相比具有更高的灵敏度,同时可以减小钢轨本身热胀冷缩等因素对测量的影响。在不同的环境温度和静态载荷下进行光纤光栅应变测量对比实验,利用电阻应变计进行模型实验,通过动态加载实验检验系统对动态应变的监测效果。实验数据表明,本方案适用于瞬态及静态钢轨应变的准确测量,具有较高的稳定性和灵敏度。     

宝兰客专魏家嘴黄土隧道受力特性试验研究

以宝兰客运专线上的魏家嘴隧道为工程背景,通过现场监测,研究围岩压力、钢拱架应力、初支与二衬接触压力、二衬钢筋轴力、混凝土应变等参数随时间变化的规律及分布特征,并应用现有可靠度理论和数据对实际工程安全状态进行评估。研究结果表明:围岩压力随时间增长而且增长速度较快,拱顶围岩压力最小,仰拱拱底的围岩应力最大,最后都趋于稳定;钢拱架应力值不稳定,波动较大,但最终趋于稳定;初支与二衬接触压力总体偏小,变化幅度较小,且随着时间增加最后趋于稳定值;二衬钢筋轴力以压力为主,内侧钢筋轴力值变化比较大不稳定,但最后趋于稳定;混凝土应变比较稳定,值普遍较小,但仰拱拱底应变随时间的增加而逐渐增大最后趋于较大应变值。     

地铁基坑施工期钢支撑轴力监测优化研究

为提高地铁基坑施工期钢支撑轴力监测的准确性,对轴力计进行了改型设计。运用Midas软件模拟了三弦轴力计在偏心受压状态下的受力特性。结果表明:当轴力计内传感器增加到3个,且分别布置在承压面内接等边三角形的顶点上时,采用取平均值的方法能有效减小偏心受压对监测数据的影响。以宁波地铁3号线一期工程为依托,结合云平台技术,设计了钢支撑轴力自动化监测系统。通过实时连续的轴力值和温度值的一阶线性拟合,研究了钢支撑轴力的温度效应,得出三弦轴力计在偏心受压状态下监测的准确性。     

基于长标距分布式布拉格光纤光栅(FBG)传感的地铁基坑施工监测

以无锡地铁河埒口站基坑监测为例,研究了长标距FBG光纤传感技术在地铁基坑施工应变及变形监测中的应用,并结合现场施工情况对监测数据进行分析.结果表明,分布式布设光纤传感器可较准确地监测地下连续墙在开挖过程中的水平变形,并能对周边建(构)筑物的变形状态及安全状态进行有效监控.在施工过程中可根据监测结果,适当调整施工参数,为安全生产提供保障,并确保后续安全顺利施工.     

宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析

软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应,以宁波软土地区相连深基坑为工程背景,对软土地区相连深基坑开挖的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据,分析施工工序、开挖深度等因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响,并通过有限元软件对2基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明:采用2个基坑单独开挖的顺序,在一个基坑开挖时,已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水平位移有较好的约束作用;地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分,且这2个变形值具有明显的深度效应,即随着开挖深度的增加,变形值增加更快;支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响,越近的土体开挖,支撑轴力增加越大;若采用2基坑同时开挖的方式,控制中间部分地连墙的变形将是重点,施工安全也面临较大挑战。     

弯、剪、轴拉复合受力状态下钢筋混凝土梁的承载能力试验研究

对弯、剪、轴拉复合受力状态下钢筋混凝土梁的承载能力进行试验研究。试验中主要考虑轴向拉力、最小抗剪配筋、配筋率、混凝土强度等级等因素对弯、剪、轴拉复合受力状态下钢筋混凝土梁的承载能力的影响。试验实测表明,欧洲规范2第1部分中用于计算弯、剪、轴拉复合受力钢筋混凝土梁承载能力的公式过于保守,有必要进行修正。     

温度变化对地铁深基坑支护体系的影响研究

济南地铁烈士陵园站深基坑支撑轴力监测数据表明,支撑轴力变化随大气温度变化十分明显。为深入研究温度变化对地铁深基坑支护体系的影响,运用有限元计算分析地下连续墙厚度、刚度及支撑刚度在不同温度应力下对地下连续墙水平位移和支撑轴力的影响规律。计算结果表明,连续墙墙顶水平位移和支撑轴力随温度变化呈线性变化,随着温度升高,第1道支撑轴力逐渐减小,第2道和第3道支撑逐渐增大,第3道支撑轴力增幅更大;支撑刚度对支撑轴力的影响最为显著,地下连续墙刚度对墙顶水平位移的影响最为显著,地下连续墙厚度对墙体最大水平位移影响最为显著;温度变化20℃支撑轴力的变化幅度为13%~26%。     

地铁换乘车站深基坑支护体系测试研究

研究目的:城市地铁换乘车站基坑施工难度大,维护结构安全性和稳定性尤为重要。针对某换乘车站工程地质条件、周边建筑环境和工艺特点,选取合适的围护方案和水平支撑体系。采用现场测试方法,分析基坑围护桩水平位移和钢支撑轴力变化规律,得出城市地铁换乘车站基坑支护有益结论,为相类似工程提供借鉴。研究结论:基坑开挖过程中,围护桩的变形随着开挖深度的增加而增大,由于桩顶设置有冠梁,围护桩变形最大值出现在开挖深度的中下部,随着开挖深度的增加,最大位移值的位置也随之下移。支撑轴力值在开始时增加量很大,随着基坑的开挖和下一道支撑的安装,变化幅度不大;施工过程中各道支撑的实测轴力占设计值百分比均小于70%。     

复杂异形深基坑双环形内支撑体系 设计及受力变形特性

北京地铁 R4 线北京朝阳站地下 3 层和地下 4 层基坑具有平面几何形状复杂、各级基坑开挖深度不同以及 基坑周边附加荷载不对称等特点。为解决常规基坑支护方案不适应本基坑的问题,研发了直径不相等的双环形钢 筋混凝土内支撑体系并成功实施。详细介绍了双环形内支撑体系的布置、结构参数及施工步序,采用数值模拟方 法建立模拟基坑开挖支护的三维数值计算模型,并结合支护结构变形和受力的实测结果,探讨双环形内支撑体系 的受力和变形特性。结果表明：其围护结构变形、钢筋混凝土支撑和钢筋混凝土环梁的轴力、钢筋混凝土环梁收 敛等指标均满足控制值要求。工程实践表明：钢筋混凝土双环形内支撑体系具有布置方式灵活、对空间形状不规 则基坑具有较好的适应性、基坑内部作业空间开阔等优势。     

既有桥梁下部结构加固施工技术

结合国贸桥的工程实例,介绍了对国贸桥的补桩、新建承台及中横梁加固三个方面的施工工艺和施工技术。国贸桥的桥墩基础采用补桩加固,即在原承台的南、北两侧面各加一根直径为1.5 m的灌注桩。新建承台的基坑开挖之后,基坑侧壁挂网喷混凝土并打设锚杆加强支护。在原承台下吊装工字钢梁,然后在既有承台底部绑扎钢筋、浇筑混凝土。中横梁加固是在既有桥梁墩柱两侧增设两个钢墩柱,钢墩柱支撑钢盖梁,盖梁上设置"测力可调盆式橡胶固定支座"对横梁进行支顶,并对横梁进行粘贴钢板加固,增强其抗剪能力。     

深基坑混合支撑体系设计改进

通过美兰机场隧道加宽段和车站深基坑的工程实践,研究应用了上部钢筋混凝土支撑、中部锚索支撑、下部钢支撑的混合支撑体系。采用FLAC软件,对基坑的开挖过程进行模拟,研究车站深基坑混合支撑围护结构的内力与变形规律,分析影响基坑稳定的主要因素,完善和丰富该类围护结构内力与变形的计算理论,验证本工程施工方案的安全及经济可行性,为今后类似基坑的施工设计提供借鉴。     

宁波市轨道交通海晏北路换乘站基坑支撑优化与分析

基于宁波市轨道交通海晏北路换乘站基坑实测数据对比,研究了液压伺服钢支撑与普通钢支撑的支撑效果。利用Plaxis 3D软件对第5道混凝土支撑替换为液压伺服钢支撑的设计方案进行了模拟分析。结果表明:相较于普通钢支撑段,相邻液压伺服钢支撑段围护结构的水平,变形小22%左右,液压伺服钢支撑的支撑效果优于普通钢支撑。通过发挥伺服系统低补偿的优势,将伺服支撑段的第5道混凝土撑替换为3000 kN或4000 kN轴力情况下的液压伺服钢支撑,均满足规范对变形的要求。采用伺服钢支撑代替第5道混凝土撑的方案具有可行性。     

钢支撑轴力伺服系统在车站深基坑支护的应用

深圳地铁12号线和平站下穿穗莞深城际高速铁路桥梁,地处填海区软弱淤泥地层,为减少地铁车站深基坑施工对城际铁路桥梁结构的影响,采取对桥梁基础进行隔离桩保护、支护结构加强等辅助措施,并利用钢支撑轴力伺服系统实时控制地铁基坑变形。目前地铁主体工程已完成,结果表明,在采取以上措施后,满足车站基坑施工与高架桥变形的安全性要求。