软弱地层深基坑开挖地下连续墙变形分析

以宁波某软弱地层地铁车站深基坑工程为背景,采用有限元模拟和实测数据分析相结合的方法对基坑开挖过程中地下连续墙的变形规律进行了分析。分析表明:有限元模拟计算与实测数据规律基本一致,能比较准确地反映地下连续墙的水平位移变化规律和大小;地下连续墙水平位移随基坑开挖深度的增加而增大,最大位移的位置也相应下移;基坑开挖深度相同时,无支撑暴露时间越长地下连续墙水平位移越大。     

敏感环境下深基坑的设计与三维数值分析

研究目的:基坑工程开挖深度和规模越来越大,以及周边越来越复杂敏感的环境条件,给基坑工程的设计施工提出了更严格的变形控制要求,因此对基坑及周边环境变形的预测非常重要。研究结论:详细阐述了上海软土地区一邻近多幢6层砖混结构住宅的深基坑工程支护设计方案及周边环境保护的技术措施。通过PLAXIS 3D Foundation软件建立三维有限元模型模拟了基坑开挖对邻近住宅的影响,与实测数据的对比表明,围护体变形和邻近住宅的沉降计算值与实测值较吻合,建立的模型和采用的分析方法可以较有效地预测基坑开挖对周边环境的影响,为设计和施工提供了重要依据。     

软土地区地铁区间两侧深基坑 对称开挖影响分析

以杭州软土地区某紧邻地铁区间两侧对称开挖深基坑工程为背景,运用三维数值模拟及实测数据剖析等 手段,分析双侧对称开挖基坑对运营地铁区间的影响规律。结果表明：在相同开挖深度的前提下,两侧基坑平面 尺寸差异为既有地铁区间水平位移变形的重要影响因素;软土地区基坑拆撑、回筑阶段的变形增量不可忽视, 最大占比超过了总变形量的 25%;软土地区深基坑工程围护结构及桩基工程施工对邻近地铁区间影响较为显著。 本工程采用分区对称开挖,加强围护体系刚度等变形控制措施总体保障了邻近地铁的运营安全,为类似工程的设 计及施工提供参考。     

深基坑开挖对邻近既有高铁桩基影响研究

研究目的:大中型城市的市政工程建设高速发展,其中深基坑工程越来越多,由于土地资源稀缺,其不可避免地会近接既有建筑或结构。本文针对深基坑开挖邻近既有高速铁路桥基的少见工况,结合有限元数值模拟进行研究,对基坑围护结构与桩基受深基坑开挖影响的规律进行分析,并结合现场实测数据进行对比验证,以期为今后类似的深基坑近接工程提供参考与指导意义。研究结论:(1)深基坑开挖的卸荷效应使得坑周岩土体平衡状态遭到破坏,进而发生应力重分布;(2)深基坑开挖导致基坑底部隆起,围护结构向坑内发生移动;(3)岩土体应力场改变带来位移场改变,赋存于岩土体中的结构物(如桩基)由于岩土体的运动而发生变形,基本均向坑内移动,桩基上部变形较大,下部变形较小;(4)数值模拟数据与现场实测数据对比基本吻合,基坑开挖完成后产生的变形均处于安全范围,证明了设计的围护与支撑方案对深基坑安全起到有效作用,该支护方案设计以及桩基变形规律研究可应用于今后类似工程中。     

基于现场实测数据的深基坑工程可靠度研究

研究目的:深基坑开挖活动存在着各种不确定性因素,现场监测数据常常无法直接反映基坑当前的稳定状态。针对杭州地铁彭埠站的深基坑开挖工程,结合贝叶斯修正和Monte Carlo有限元方法,基于现场监测数据对基坑开挖过程中的安全度进行了实时的可靠度评估。研究结论:研究结果表明,根据现场实测数据来评估基坑的失稳概率的方法比常规方法更为合理。该方法可有效地提高基坑稳定性分析的准确性,并避免测斜结果误差引起的问题;可选取地下连续墙的水平位移实测值作为可靠度分析的输入信息;破坏准则的选取对稳定性分析结果有很大的影响。本方法可以弥补传统可靠度分析的不足,为基于现场实测数据的深基坑安全性评估提供了新的途径。     

上海轨道交通异形超深基坑施工过程数值模拟分析

利用FLAC3D有限差分法分析软件,针对上海轨道交通某开挖深度为27 m的异形超深基坑建模计算;计算中考虑土、围护结构、水平支撑体系共同作用,三维计算模拟分层开挖施工工况,并与平面二维计算进行比较;得出了该异形超深基坑的变形计算结果和变形控制要点。此类基坑使用二维计算软件来模拟的计算误差较大,而三维计算能充分考虑基坑的空间效应。该异形超深基坑不同于一般深基坑的变形特性,应充分考虑基坑异型带来的薄弱点,在结构平面的变化点应重点加强。     

邻近既有地铁线基坑工程的自适应支撑系统变形控制技术

预应力钢支撑是深基坑变形控制的重要手段之一,但传统钢支撑施工、监测技术由于自身的缺陷,无法满足实时、有效控制基坑变形的要求。以某邻近既有地铁线的基坑工程为背景,采用有限元数值分析方法定量分析了钢支撑预应力对深基坑围护桩变形的影响。介绍了一套自适应支撑系统施工技术,对其在本基坑工程中的应用效果进行了分析。研究结论表明,支撑预应力损失对基坑变形有较大影响,与支撑无预应力时的桩体变形值相比较,支撑施加设计预应力时的桩体变形值减小约40%;自适应支撑系统对深基坑施工的变形真正实现了动态、实时及昼夜不间断的监测与控制,可解决基坑开挖过程中邻近既有地铁线路变形控制难题。     

地铁车站偏载深基坑围护结构设计分析

以南京地铁3号线明发广场站偏载深基坑工程为背景,采用二维有限元数值模拟分析偏载深基坑围护结构内力分布及变形形态.计算分析结果表明,基坑偏载对围护结构内力和变形影响较大,围护结构变形不同于常规基坑.针对计算分析结果,采取相关设计措施控制基坑变形,以确保基坑安全开挖.经对有限元分析结果与基坑实测变形结果作对比,发现两者所得结果相吻合.     

基于Midas/gts的基坑开挖方式对比

围护体系相同的情况下,不同的基坑开挖方式对基坑围护结构及土体变形量的影响有很大差异。以某海相软土深基坑工程为依托,通过三维有限元模拟分析,对比分层开挖与阶梯式开挖所引起的围护结构侧向位移、排桩弯矩、基坑水平位移等参数。结果表明,阶梯式开挖能够有效控制其空间效应并减小基坑支护结构与土体的位移。     

温州市域铁路明挖深基坑施工变形规律实测研究

软土城市地区,轨道交通明挖深基坑开挖引起的变形效应是工程建设过程中的一项重要控制内容。本文依托温州市域铁路某标段明挖深基坑工程,基于现场实测,分析了深基坑施工影响效应的地表沉降、立柱轴力、土体和墙体水平位移等因素。分析结果表明:地表沉降变形在深基坑开挖后开始加速,至底板混凝土浇筑完成后,地表沉降速率开始减缓,但累计沉降依然在增大。在深基坑开始开挖的一个月之内,土体深层水平位移变化非常明显,随开挖深度逐渐增大,在深度为13 m附近达到最大值,随后土体深层水平位移随深度的增加而减小;连续墙墙体的水平位移变化趋势基本上与土体深层水平位移一致;深基坑周边建筑物在基坑施工初期沉降较小,后期距离深基坑位置越近,建筑物累计沉降越大。     

岩石相似材料骨料密实级配的定量评判研究

为得到岩石相似材料骨料密实级配的定量评价指标,基于二维颗粒填充理论、颗粒级配曲线及混凝土密实级配研究成果,提出判断相似材料骨料密实级配情况的量化指标,并通过配制4种不同骨料级配的灰岩相似材料,开展不同砂胶比条件下的物理力学试验佐证该量化指标。研究结果表明:建立以细骨比大于界限细骨比、不均匀系数Cu>5与曲率系数Cc=1～3判断骨料达到密实级配的方法是切实可行的;针对灰岩相似材料,骨料级配对相似材料力学性质和变形性质的影响规律不会因胶凝材料的含量变化而改变。     

高速铁路泥岩地基膨胀特性试验研究

以兰新高铁一处典型膨胀泥岩路段为研究对象,在此现场取样,室内自制试验箱进行厚度分别为20,40和60cm的泥岩地基膨胀模型试验研究。研究结果表明:随着注水量和时间的增加,地基膨胀量整体呈外凸弧线增长;含水率小的地基膨胀潜势大,地基易膨胀,含水率大的地基反之;不同深度处的泥岩膨胀量不同,随着深度的增加,膨胀量逐渐减小;不同厚度地基含水率与膨胀量均呈良好指数关系;对地基膨胀量与含水率及地基厚度耦合作用下的计算模型进行探讨,计算模型所得膨胀量与实际室内试验量测数据拟合良好。研究成果可为膨胀泥岩地区高速铁路修建提供参考依据,对该地区同类工程建设具有借鉴意义。     

高速列车外风挡安装间距对风挡气动特性的影响

为探明空气动力作用下,高速列车外风挡与车体外表面安装间距对风挡气动特性的影响规律,采用三维、定常、不可压缩雷诺时均R-S方程和RNG k-ε双方程湍流模型数值算法,对0,10,20和30 mm不同安装间距的三车编组半包式外风挡高速动车组进行数值模拟,列车明线运行速度等级为350 km/h。研究结果表明:安装间距对于风挡受侧向力影响较大,尤其是橡胶弧顶与来流相对的外风挡所受侧向力与安装间距成二次函数关系,安装间距30 mm的外风挡受侧向力最大为785N;安装间距对外风挡所受阻力、升力的影响较小,橡胶弧顶相对的两块外风挡阻力方向相反,外风挡气动升力均为负升力且最大为62N;安装间距导致外风挡表面压力分布呈现规律性变化,将外风挡表面气动压力映射到有限元计算模型上,分析不同安装间距下气动载荷作用对外风挡结构变形与应力的影响。本文研究结果可对外风挡结构强度与优化设计,以及安装位置精度要求提供指导。     

扣件胶垫频变动力性能对钢轨垂向振动特性影响分析

利用配有温度箱的万能力学试验机,结合温频等效原理与WLF方程的分数阶Zener模型,测试与表征Vossloh300钢轨扣件弹性垫板随频率非线性变化的黏弹性动力性能,并基于有限元方法研究考虑胶垫频变特性对钢轨垂向振动及传递衰减的影响规律。研究结果表明:在双对数坐标系下,扣件胶垫刚度和阻尼系数与频率近似呈线性正相关和负相关。胶垫阻尼频变主要增强中低频范围内的钢轨垂向振动,并能激发出钢轨1阶垂向共振频率;胶垫刚度频变能更准确预测钢轨1阶垂向共振频率;而胶垫频变特性对钢轨pinned-pinned共振频率无影响。考虑胶垫频变特性后,在1阶垂向共振频率以下,钢轨振动在激振点附近快速衰减,超过该频率钢轨振动主要沿钢轨纵向衰减。     

温度对掺矿物外加剂水泥体系水化动力学的影响

为进一步理解不同温度下含多种胶凝组份的自密实混凝土的水化特性,采用等温量热和水化动力学模拟等方法,分别研究掺粉煤灰、矿粉、膨胀剂、纳米硅和黏度改性剂等矿物外加剂水泥复合胶凝体系在5,10,20和30℃下的水化放热速率和放热量,并基于Cahn动力学模型计算水化产物的成核速率和生长速率,讨论温度和矿物外加剂对相应水化动力学参数的影响。研究结果表明:矿物外加剂的掺入,降低了胶凝体系水化放热峰值,增大了水化产物的成核速率,促进了水化放热速率峰值提早出现,膨胀剂和纳米二氧化硅促进作用尤为明显;温度升高明显增大了体系水化产物的成核速率与生长速率,且对多元复合胶凝体系的影响更为显著。     

隧道围岩变形预测模型的优化与应用

为了克服回归分析法在隧道施工监测数据分析中预测模型的不足,利用多目标加权灰色局势决策法对回归模型的多个评价指标进行整合量化,得到综合效果测度和优选回归预测模型。基于已优选的回归模型与模糊自适应变权重组合预测法建立最优非线性组合预测模型,将组合模型与优选模型进行效果测度对比,并基于该算法编制"智能监测—模型优化—信息反馈"系统。结合麻栗垭隧道工程,对组合模型和单项模型进行分析,预测拱顶沉降值。研究结果表明:以残差与后验差为评判标准,实时构建的最优组合预测模型的平均相对误差绝对值为4%,方差为6.5,后验差比值为0.34,小误差概率为1,更能对隧道施工过程围岩变形进行有效的预测和反馈。     

平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性仿真分析

兰新高铁接触网平腕臂绝缘子在大风沙尘环境中面临"沙闪"问题,研究不同因素下平腕臂绝缘子表面的沙尘沉积特性,可为此环境下绝缘子选型及设计提供理论依据。以FQBJ-25型棒式瓷芯复合绝缘子为研究对象,建立风洞积污仿真模型,采用多场耦合的数值计算方法分析风速、颗粒物粒径及质量浓度3种因素对绝缘子表面积污量的影响。仿真结果表明:随着风速的增大,绝缘子和各个伞裙表面的积污量均增加;当颗粒粒径大于13μm时,各个伞裙表面沉积的颗粒个数随粒径的增大而减少,但绝缘子表面的积污量随粒径的增大而增大;颗粒物质量浓度对绝缘子表面积污量的影响呈线性关系。各个伞裙表面积污量的变化与伞裙结构、风速、粒径及质量浓度有关,当曵力大于重力(大风速小粒径)时,伞裙结构的变化与各个伞裙表面积污量的变化具有一致性,反之,伞裙结构对积污量的变化影响很小。当曵力与重力作用相当时,颗粒物质量浓度越高,伞裙结构对各个伞裙表面积污量的影响越明显。     

茂县隧道挤压性变形段锚杆作用效果分析

针对茂县隧道穿越活动断裂带及其影响区所遇到的挤压性变形问题,通过对1号斜井及左洞前期施工变形统计分析,以及现场锚杆施工存在的问题,针对性地提出锚杆施工工艺的改进措施,并开展长期跟踪监测。研究结果表明:锚杆工艺改进前,1号斜井和左洞收敛均值分别为689.2 mm和624.8 mm,且1号斜井变形不收敛,左洞收敛时间达6个月;锚杆工艺改进后,左、右洞水平收敛均值分别为320.4 mm和141.2 mm,相比左洞工艺调整前分别下降77.4%和40.6%,且收敛时间缩短至约4个月;按"孔腔通畅+非收缩浆液+可简单验证和不可逆转灌注满浆"的思路综合性改进锚杆施工工艺可显著提升锚杆质量,发挥其在抑制隧道挤压性变形中应有的作用。     

有轨电车嵌入式轨道路基结构动应力分布规律

为分析列车荷载作用下有轨电车嵌入式轨道路基结构动应力分布规律,建立现代有轨电车车辆动力学模型和三维精细化的非线性轨道-路基-地基动力学计算模型,获得在不平顺谱激励下的动态轮轨垂向力,研究列车荷载作用下嵌入式轨道路基结构中动应力沿横向、垂向和纵向的分布规律。研究结果表明:在移动列车荷载作用下,轨道路基结构中的动应力沿横向都呈现驼峰形,且应力极值均出现在钢轨下方;同时在距轨道中心线约1.5 m处,基床表层竖向动应力约等于0,表明路基面宽度取为4m是合理的;当取自重应力的20%作为参考标准时,列车荷载在路基中的影响深度为0.75m;当列车速度为70 km/h时,路基基床表层动应力纵向影响范围约为8.8 m;在对轨道结构进行设计时,建议采用单轴双轮加载,而对路基结构进行设计时,建议使用双轴四轮进行加载。     

宽窄接缝与CA砂浆耦合伤损对无砟轨道-简支梁桥结构受力性能影响

基于弹性地基梁体理论,考虑宽窄接缝与轨道板之间界面开裂与CA砂浆脱空耦合伤损,建立伤损状态下的CRTS Ⅱ型板式无砟轨道-简支梁桥结构有限元模型,分析宽窄接缝与CA砂浆不同伤损型式和不同位置耦合伤损尺寸在正温度梯度荷载作用下对无砟轨道-简支梁桥结构受力及变形的影响。研究结果表明:宽窄接缝与CA砂浆耦合伤损较宽窄接缝界面开裂或CA砂浆脱空单一伤损型式对结构受力与变形更为不利;当耦合伤损面积超过0.975 m×0.765 m,长度超过0.975 m或宽度超过0.51m时,轨道板拉应力超过其抗拉强度,影响结构的正常使用;随耦合伤损尺寸的增加,轨道板和CA砂浆的垂向位移均显著增大,底座板和桥梁的垂向位移呈微弱减小趋势;宽窄接缝与CA砂浆耦合伤损位于轨道板板边对结构受力和变形影响最大,耦合伤损位于板端次之,耦合伤损位于板角影响最小。