同深基坑开挖对紧邻地铁车站特性研究

紧邻地铁车站的深基坑开挖容易导致地铁车站的倾斜和混凝土开裂,以长沙地铁某车站为工程背景,运用MIDAS/GTS有限元计算软件对地铁车站柱、结构板和地下连续墙进行数值模拟。重点分析地铁车站柱、结构板和地下连续墙的内力和变形,总结内力和位移的一般变化规律,通过与现场实测对比,验证了深基坑开挖的安全性。     

水冷作用对地铁车站板式结构硬化翘曲影响现场试验

混凝土水化作用引起结构发生温度开裂,严重威胁混凝土的施工质量,造成车站结构渗漏。目前针对车站结构水化热温控技术的研究相对不足。为此,在混凝土结构中埋设换热管搭建地铁车站结构的水管冷却温控系统,开展地铁车站板式结构水化热水管冷却现场试验,实测车站结构的水化热温度和早期应变变化。首先,对比分析水管冷却技术对车站结构水化热的温控效果,并讨论水管冷却的换热机理;其次,分析车站板式结构的硬化变形行为,进一步探讨水管冷却对车站结构早期硬化热力行为的影响。研究表明：由换热管、水泵、水箱等设备构成的水管冷却系统可以用于地铁车站板式结构的水化热温控调节;与自然冷却相比,水管冷却通过加速内部混凝土与外界环境的热交换可降低车站结构水化热峰值温度3℃,提前水化进程约35 h;车站板式结构的水化热残余拉应力较块状结构和柱状结构略大,其水化热变形可分为受热“凹形”翘曲、散热翘曲恢复和散热“凸型”残余翘曲3个阶段;水管冷却可降低车站结构的早期峰值压应力、残余拉应力、温度翘曲应力约1/3,表明水管冷却系统可以有效控制车站结构的早期裂缝。研究结果对地下地铁车站结构早期开裂控制有一定的参考价值。     

地铁车站结构健康监测研究

首次建立地铁车站结构健康监测系统。运用光纤光栅传感器和振弦传感器,对施工期间的北京地铁10号线国贸站的车站结构进行了一系列监测。光纤光栅传感器和振弦传感器的监测数据吻合良好,捕捉到车站结构上部路面塌陷时结构内部的应变变化,并且监测到地铁车站二衬结构的受力状态。基于水化热理论和混凝土早龄期徐变理论,通过有限元方法,计算了车站结构底板的温度和中层板混凝土早龄期徐变,计算结果和监测数据吻合较好,考虑混凝土早龄期徐变的结果与监测数据更加接近。此外,基于GIS技术,开发了地铁车站结构监测信息管理系统。     

某地铁车站大体积混凝土结构温度裂缝控制技术

为确保地铁车站大体积混凝土施工质量,避免出现温度裂缝,在温度应力场仿真计算的基础上提出温控防裂措施,并开展现场温度监测.工程实践表明,地铁站各结构控裂侧重点各不相同,需采取不同温控防裂措施避免有害温度裂缝的产生.     

地铁车站诱导缝设置参数分析

地铁车站由地下连续墙、内衬墙、底板和顶板等结构组成,其中顶板、衬墙混凝土开裂一直是设计施工中的难题。地铁车站结构诱导缝可减少地铁车站结构在施工和运营中因混凝土结构的温度应力等引起其无序开裂。以上海17号线青浦车站为工程背景,采用有限元建模进行数值分析。针对影响结构应力的设与不设诱导缝、诱导缝的间距、内衬墙厚度、顶板和衬墙分开与整体浇筑施工方法等因素进行讨论。结果表明,在设置诱导缝之后,上衬墙和顶板的应力减小。随着诱导缝的间距增大,上衬墙和顶板的应力逐渐减小。随着内衬墙的厚度增加,上衬墙和顶板的应力逐渐减小。上衬墙与顶板分开浇筑时上衬墙和顶板的应力比整体浇筑大。可以为诱导缝在地铁车站裂缝防治中的设置提供了优化措施和建议。     

佛山地铁魁奇路地下换乘站抗震性能分析

以佛山地铁魁奇路站实际工程为背景,对地下车站进行了结构抗震性能分析。以反应位移法建立了地铁车站二维结构计算模型,求解了地下车站受地震荷载作用下响应结果,并与静力法计算结果进行了对比,以研究地铁车站在地震作用下的内力变化规律。基于Midas GTS NX软件,应用非线性时程分析法,建立了结构和周围土层为一体的整体计算模型,通过模态分析求解了结构体系各阶的自振频率和各阶振型;模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了地铁车站在地震作用下的位移时程反应及结构整体变形状况。     

地铁车站环控系统设计中气流组织方案的数值模拟

针对地铁车站环境控制系统设计中常用的几种典型气流组织方案,使用计算流体力学(CFD)的方法,采用重正化群双方程紊流模型,对待建地铁车站及其隧道内的温度场和气流速度场进行三维数值模拟,得到各种方案下的温度和气流速度分布。通过分析和比较,认为屏蔽门方案能够得到最优的站台候车环境,但会使隧道内的温度有较大的升高,且投资较大;在投资较小的3种方案中,混合回/排风方案的效果最佳,对该方案造成的站台上气流速度分布不均匀的情况提出了相应的改善措施,并对数值模拟方法在地铁车站环控系统设计中的应用进行了探讨。     

地铁车站站台板混凝土防裂措施

大体积混凝土的防裂问题，已引起广大工程技术人员的高度重视；但大面积的平板混凝土施工。尤其是类似地铁车站站台板这种长度远大于宽度、纵向受力不受控制的结构，开裂现象比较普遍。从工程实例出发，对地铁车站站台板混凝土开裂的原因进行了分析，并提出了防裂措施。     

某在建地铁车站主体结构开裂原因分析及整治

针对某地铁车站施工过程中站厅层侧墙部位及顶板部分区域混凝土开裂的现象,结合具体施工状况进行定性分析,依次对混凝土材料及地下水因素进行排查;建立力学模型分析,并利用ABAQUS有限元软件对该车站受力情况进行分析,得到其主拉应力场,进而对裂缝发生的区域进行推测。结果表明:若回填过程中使用大型压路机直接压实,则会使得车站顶板最大拉应力增加近一倍,会加大混凝土开裂的可能性;土体弹性模量的增加,能够使车站顶板最大拉应力得到有效控制,因此基底土体的加固能有效防止地铁车站混凝土开裂;钢便桥范围对顶板最大拉应力影响不大,但会改变顶板受拉范围,因而应尽量铺设较小范围的钢便桥。此外,还对裂缝治理措施及其效果进行了介绍,可为其他类似工程提供借鉴。     

基于温度场的钢板-混凝土剪力墙开裂风险分析方法研究

为简化钢板-混凝土剪力墙采取分层浇筑方法下的温度应力分析过程,将有限元模拟结果与理论计算方法相结合求解温度应力。对某块钢板-混凝土剪力墙进行温度和应力监测,并基于ABAQUS通过二次开发编写Hetval和Film子程序,精确模拟不采取措施施工和采用分层浇筑办法下的混凝土水化放热温度场。结果表明,采取分层浇筑可降低混凝土最高温度和温度差,分层数量越多,温度降低越显著;根据有限元温度场结果得到理论计算所需的综合温差这一中间参数,进而求解混凝土温度应力。根据计算结果,当墙体分六层浇筑时,15 d龄期温度应力约为1.94 MPa,小于该龄期混凝土抗拉强度1.98 MPa,可以保证混凝土不开裂;与试验监测结果相比,误差约为2%,验证了该方法的可行性。     

沉管隧道管体制作过程中的温度场仿真

本文采用有限元方法按照实际浇筑顺序对沉管管体制过程作了数值仿真，分别分析了夏季和冬季施工条件下管体混凝土温度场分布及其变化规律，以及采用冷却骨料混凝土浇筑侧墙对侧墙温度场的影响。结果表明，冷却骨料混凝土可有效地降低侧墙内部温度变化。     

地铁车站结构温度裂缝的控制与实例

依据地铁车站的温度裂缝理论,说明混凝土收缩及温差是结构产生温度裂缝的主要原因,分析温度缝设置的合理间距,以及取消温度缝的可能性与措施.采取以防为主,使用温控施工技术,降低水化热值则能起到加大温度缝间距的目的.根据这个原理,可以在施工过程中采取一定措施;结合工程实例,分析影响隧道温度应力的因素,如水化热、骨料、入模温度、养护、后浇带等,并给出相应的工程建议.     

闸片结构对制动盘温度场及热应力场的影响

制动盘表面温度和应力的分布关系到制动盘的寿命,而制动闸片的结构是影响制动盘表面温度和应力的关键因素。利用有限元软件,建立了闸片结构与制动盘温度场及热应力场分布的关系,并提出了与闸片结构和摩擦功率密切相关的结构因子的概念,摩擦面积和摩擦速度增加都将增加结构因子。模拟计算表明,随结构因子的增加,表面温度及热应力增加,结构因子的波动程度决定了热应力。减小结构因子变化的范围则可改善制动盘热应力的分布。结构因子的提出为改善制动盘温度场及应力场提供了参考依据,对闸片结构的设计具有指导意义。     

高地温隧道修建关键技术研究

随着我国交通基础设施的不断增多,高地温地区修建隧道逐渐成为工程界遇到的新难题。依托拉日铁路,提出高地温地区隧道选线原则和隧道施工降温除湿等系列技术;通过XRD衍射和SEM试验,探明特高地温隧道模拟养护条件下混凝土抗氯离子渗透性能和抗碳化性能低于标准养护的原因;通过高地温隧道温度场和结构影响规律研究,因地制宜提出高地温隧道合理有效的施工组织模式;制定合适的隧道支护体系、混凝土配合比及衬砌结构防裂措施,同时提出保温隔热层、衬砌内置冷却管、耐热型复合防水板及新型防水材料等隧道隔热防水措施。     

CRTSⅡ型板式轨道假缝开裂对轨道受力的影响分析

为分析CRTSⅡ型板式无砟轨道假缝开裂对轨道受力性能的影响,以桥上Ⅱ型板式无砟轨道为例建立模型,应用有限元法,计算分析不同数量和不同深度的假缝裂缝在不同荷载作用下对Ⅱ型板式轨道受力性能的影响。结果表明,对比列车荷载和温度梯度的影响,正温度梯度作用下,假缝开裂对轨道结构的受力影响最大,裂缝深度小于200 mm时,裂缝处混凝土会发生局部受压破坏;裂缝深度达到200 mm时,开裂会导致底座板和砂浆层的连带破坏;随着开裂数量的增加,砂浆层和底座板的应力峰值减小。不同荷载作用下,假缝开裂都会导致裂缝处纵连钢筋应力的突变,但不会导致纵连钢筋的屈服破坏。     

薄壁空心高墩温度效应仿真分析

日照温度荷载作用下,混凝土薄壁空心高墩的应力和变形,是造成墩身工程事故的主要因素之一。以晋济高速公路仙神河大桥150．07m高的八边形薄壁空心高墩为研究对象,在ANSYS平台上进行二次开发,编制了薄壁空心高墩结构温度场和温差效应分析的专用程序,并给出实例验证了二次开发成果的准确性。同时利用二次开发成果,对八边形薄壁空心高墩在日照温差荷载作用下的温差效应进行了仿真分析。计算结果表明：日照引起的薄壁空心高墩结构的温差应力和变形较大,不容忽视。     

三面受火下带保护层钢筋混凝土梁温度场非线性分析

在合理考虑混凝土热工参数的基础上,根据三面受火下带保护层钢筋混凝土梁离散体积单元的热平衡原理建立有限差分平衡方程,采用有限差分法导出了任一体积单元的温度计算公式,编制了截面温度场非线性有限差分程序,通过算例分析,验证了程序的正确性,对带保护层钢筋混凝土梁的温度场分析表明,采用保护层能有效的提高钢筋混凝土梁的耐火极限。这为进一步深入研究火灾下带保护层钢筋混凝土梁的力学性能和耐火极限创造了条件。     

铁路箱梁静载试验开裂原因分析及控制措施

通过预制后张法预应力混凝土铁路桥箱形简支梁静载试验出现的1.0级荷载开裂问题,对开裂原因进行全面分析。重点剖析由于蒸养拆模、混凝土水化热高峰期拆模,造成混凝土芯部与表面、表面与环境温差超过15℃的标准要求,致使混凝土内部温差应力超过其抗拉极限强度而早期开裂的原因。论证静载试验在1.0级时,当混凝土抗拉极限强度fct=0,则抗裂安全系数Kf=λ,梁体在静载试验时出现1.0级开裂的必然性,进一步阐明混凝土温差应力超限是箱梁静载试验开裂的主要原因,提出预防出现早期裂缝的控制措施。     

隧道初期支护型钢格栅节点受力性能影响研究

初支二衬连拱隧道新型支护体系支护结构中钢架连接节点处为钢架的受力薄弱点,在隧道施工中应加强关注,但是,目前节点连接对于隧道初期支护钢架整体受力性能的影响仍不清楚,需要通过试验进行研究。基于此问题,按照初支二衬连拱隧道初期支护形式设置型钢、格栅分节及不分节四类构件,进行室内加载试验,研究设置节点对初期支护结构的力学性能影响,得到如下结论:设置节点会导致减小结构极限承载力,降低结构的强度、刚度,构件整体性下降;削弱型钢、格栅自身性能,降低型钢、格栅与混凝土间的协同作用,混凝土提前脱离工作;开裂提前,裂缝开裂、构件变形程度加重,构件出现斜拉破坏;对型钢混凝土类初期支护构件的影响要更显著,从结构内部来看,该影响体现在对钢架的影响。     

CFRP加固混凝土墩柱温度自应力及参数研究

基于平截面假定,考虑碳纤维布(CFRP)与混凝土的热膨胀系数不同,根据自平衡力系条件建立CFRP加固任意形状横截面混凝土构件因日照辐射或年温差引起的温度自约束变形求解方程。进而推导出CFRP加固混凝土矩形、箱形墩柱在指数温度梯度下和均匀温度梯度下的温度自应力解析式,并结合混凝土板壁式柔性墩算例分析,表明CFRP中将产生可观的温度自应力,在CFRP加固混凝土构件设计时应予考虑。最后讨论了CFRP的厚度、热膨胀系数、弹性模量和混凝土强度等级(弹性模量)、截面宽度、高度等参数对CFRP加固混凝土矩形墩柱温度自应力的影响,其结论对CFRP加固混凝土构件的受力分析及加固设计有一定的参考价值。