铁路大跨度连续梁拱组合桥结构参数研究

为了解结构设计参数对铁路大跨度连续梁-拱组合桥受力特性的影响,进而对今后同类桥梁设计提供引导作用,以兰渝线广元嘉陵江特大桥为工程背景,研究矢跨比、拱轴线形状、拱梁刚度比这3个设计参数对桥梁结构力学特性的影响。分析结果表明:矢跨比对拱肋轴力和拱脚、主梁中跨弯矩影响显著,取值在1/4~1/5时较为合理;1.6次抛物线、2.4次抛物线及圆弧线作为拱轴线时,拱脚截面弯矩过大,2次抛物线或悬链线作为此类桥型的拱轴线较为合理;拱梁刚度比对结构轴力影响较小,对拱肋弯矩影响较大,随拱梁刚度比的增大,拱肋分担的弯矩显著提高。     

大跨地铁车站穿越断裂带段拱盖法施工变形控制分析

某"拱盖法"施工的大跨地铁车站穿越断裂带时,拟采用管棚预支护和双侧壁导坑法开挖的施工方案。通过建立有限元模型,研究车站拱部支护结构变形随盖拱施工的变化过程。研究结果表明:盖拱形成后的拱顶累积沉降约8.7mm,该方案能够满足地铁车站施工穿越断层破碎带期间20mm的沉降控制要求。拱部施工4个环节的风险大小依次为:竖向支撑拆除与拱盖施作中间洞室开挖左侧导洞开挖右侧导洞开挖,可差异设置各施工环节的风险控制方案。支护结构的沉降变形在掌子面后方约1.0～2.0倍开挖高度的位置处达到稳定状态,具有滞后性。施工期间应重视掌子面后方相应范围内支护结构的变形监测。最后,结合现场监测数据,对研究结果进行了验证。     

大跨度铁路连续钢桁拱桥设计研究

尖扎黄河特大桥建设条件复杂，综合考虑桥址环境、通航、行洪和环境保护要求，采用（141+366+141） m连续钢桁拱桥一跨跨越黄河。从主桁桁式、节间长度、拱顶桁高、加劲弦高度、矢跨比、边跨长度、桥面结构形式、施工压重等方面对连续钢桁拱桥的受力、变形、用钢量进行了对比分析。结果表明：连续钢桁拱桥主桁桁式采用P式，拱顶桁高10 m，采用12 m和15 m相结合的节间长度，主梁系杆从拱肋下弦第三个节点通过，加劲弦高度28.59 m，矢跨比1/3.85，采用正交异性钢桥面时，结构受力合理、整体刚度大且美观经济；在满足梁端转角限值的情况下，边跨长度取141 m能够节省施工压重。依据比选出的结构参数和构造形式，对主桥进行了设计。     

预应力混凝土连续梁与钢管拱组合结构滑移安装施工方案

1 工程概况 九龙岗特大桥钢管拱桥墩上部结构为(76+160+76)m的预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构.钢管拱计算跨径160.0 m,矢跨比1/5,矢高32.0 m,拱轴线为二次抛物线(设计拱轴线方程Y=-0.005X2+0.8X),拱肋设置最大预拱度为0.14m,施工矢高32.14 m(施工拱轴线方程Y=-0.005 021 875X2+0.803 5X).施工时按施工拱轴线制作和拼装.拱肋为钢管混凝土结构,采用等高度哑铃形截面,截面高3.0 m,每肋由2根弦管组成,弦杆为φ1 000 mm钢管,由16mm厚钢板卷制而成,弦管间用16mm厚钢缀板连接,拱肋弦管及缀板内填充C55微膨胀混凝土.     

膨胀岩地层双线隧道仰拱矢跨比对二次衬砌力学特性的影响

膨胀岩水敏感性强,遇水膨胀变形,而传统的隧道排水系统不能给仰拱下方地下水提供通畅的排出通道。基于荷载-结构设计理念,采用有限元软件构建二维数值计算模型,分析了不同仰拱矢跨比下隧道二次衬砌弯矩、轴力及安全系数的变化规律。结果表明:仰拱矢跨比对仰拱和边墙二次衬砌力学特性影响大,对拱部影响小;随着仰拱矢跨比的增大,仰拱、边墙处二次衬砌弯矩减小,仰拱处二次衬砌轴力增大,墙脚处二次衬砌轴力减小,仰拱、边墙处二次衬砌安全系数均增大;仰拱矢跨比为1/11.87时墙脚处安全系数小于2,不满足规范要求,因此膨胀岩地层隧道设计应适当提高仰拱矢跨比。     

基于结构受力模式主动调整的高速铁路双线隧道预制装配式衬砌的设计选型

基于荷载-结构模型分析了不同围岩等级条件下整体衬砌内力特征,调整结构受力模式,从最大弯矩位置开始将衬砌结构分为7部分,分析了不同围岩等级及接头刚度条件下预制装配式衬砌结构的受力与变形特征。结果表明:与整体衬砌相比,各围岩等级下预制装配式衬砌的最大轴力和最大位移均不同程度增大,最大弯矩均不同程度减小,使隧道结构更加稳定;随着衬砌接头刚度逐渐增大,衬砌结构最大轴力和最大位移逐渐减小,最大弯矩先减小后增大;相对于整体衬砌,接头刚度小于45 MN·m/rad时预制装配式衬砌边墙、拱脚和仰拱安全系数略有下降,拱顶和拱肩安全系数大幅增加,因此接头刚度不宜大于45 MN·m/rad。     

砂卵石地层不同结构型式大跨无柱地铁车站的抗震动力响应分析

针对砂卵石地层条件下不同结构型式的大跨无柱地铁车站,依托成都轨道交通某无柱车站,运用有限元软件和时程分析法进行抗震计算,对比分析了不同结构型式下车站的抗震动力响应。相比于矩形平顶直墙结构,无柱车站起拱可显著优化结构受力,其弯矩值可减少约35%,受力性能显著提升,具有较好的抗震特性;拱顶不同矢跨比对结构内力及层间位移角影响的敏感性分析表明,随着结构矢跨比增大,结构层间位移角呈递减趋势,当结构矢跨比接近0.25时,层间位移角降幅趋于平缓。不同结构型式车站的内力极值均出现于板墙相交位置,设计时应加强该处的抗震构造措施,以提高结构在地震作用下的抗剪和抗弯承载能力。     

土岩复合地层拱盖法施工三维有限元数值模拟

针对土岩复合地层沿深度其刚度差异明显的地质特点,以采用拱盖法施工的青岛地铁3号线某车站为分析对象,采用三维有限元建模对施工过程,以及施工过程中地表和拱顶沉降、支护结构的受力与围岩应力随开挖工况的变化进行了分析。结果表明:在土岩复合地层中,拱盖法能确保施工安全;上部断面中洞开挖为整个施工过程关键工况;及时施作初衬有助于洞室的稳定和地层变形的控制。     

喀斯特地貌区超浅埋拱盖法暗挖车站主体与附属结构接口优化设计

为降低喀斯特地貌区上软下硬地层超浅埋拱盖法车站主体与附属结构接口处的开挖风险,依托贵阳2号线油榨街暗挖车站,基于土力学及结构设计基本原理,应用有限元法建立地层-结构静力计算模型,分析了接口优化前后红黏土地表沉降规律以及接口处变形和受力,并结合现场监测数据验证优化方案的可行性。结果表明:红黏土地层暗挖接口的地表沉降规律符合Peck公式;采用弧形拱顶+直墙+仰拱+拱盖接口时,初期支护阶段接口变形及地面沉降相较传统接口减少56%～64%,增加拱盖环框梁后最终变形量减小61%～83%,二次衬砌厚度减少50%～54%,配筋减少6%～25%。     

复杂条件下超大跨地铁车站施工仿真技术研究

研究目的：研究复杂条件下超大跨浅埋暗挖地铁车站施工时,不同施工工序下开挖引起的地层扰动对地表沉降及拱顶下沉的影响规律。研究方法：以某超大跨浅埋暗挖地铁车站作为工程背景,利用ANSYS有限元软件作为开发平台,以浅埋暗挖隧道开挖支护理论为基础,采用平面应变模式,对双层两柱暗挖结构的三跨连拱隧道开挖支护全过程进行非线性仿真研究。研究结果：仿真计算结果与现场监测数据基本吻合,可以指导该类型隧道施工的地层沉降仿真研究、施工作业及信息化施工。研究结论：地表沉降影响范围约3倍洞径,最大沉降量为20.75 mm,拱顶最大下沉量为29.93 mm;超大跨隧道分部开挖“群洞效应”明显,在“上软下硬”围岩地层中,地层变形控制的关键工序是上部软岩断面的开挖支护,下部断面要减少爆破振动对地层变形的影响;大跨隧道开挖支护中,不同分部开挖引起的沉降量及沉降槽宽度是不同的。     

拱部溶洞对隧道围岩变形的影响

以广东季洞隧道为研究对象,采用数值模拟和模型试验,研究隧道拱部不同大小、距隧道不同距离的溶洞对隧道围岩变形的影响。结果表明:隧道开挖时拱部溶洞的存在会使围岩变形增大,而且变形会向着无溶洞一侧移动;拱部溶洞与隧道距离不超过1/3隧道洞径时,溶洞对围岩变形的影响很大,超过此距离影响明显减小;不同部位和不同大小的溶洞均会使隧道围岩变形不同程度地增大,隧道开挖后周边收敛和拱顶沉降均随时间呈S形变化,最终趋于稳定。     

含软弱夹层地铁车站拱盖-锚索-注浆组合支护体系研究

青岛地铁2号线枣山路车站采用大拱脚拱盖法施工揭示的地质情况与原地质勘探结果不符,原支护体系无法满足地表沉降、拱顶沉降及主体结构受力的要求,因此提出含软弱夹层地铁车站拱盖-锚索-注浆组合支护体系。运用数值分析及稳定性增量的方法研究了注浆加固层厚度、锚索位置及条数、锚索初始预应力对支护效果的影响,确定了该组合支护体系最优的支护参数:注浆加固层厚度为3 m,拱脚及下断面中部各打设1根预应力为200 k N的锚索。     

穿越城区连拱隧道合理施工工法研究

以重庆市沙坪坝区的站西站东路下穿道工程为依托,深入研究穿越城区连拱隧道的合理施工工法,从沉降、结构、施工、经济性等方面对比台阶法和CD法,并优化CD法的施工工序,确定对沉降变形起控制作用的施工关键工序。结果表明:修建穿越城区的连拱隧道,采用CD法引起的拱顶及地表沉降量、支护结构承受的最大拉压应力及围岩坍塌范围较台阶法大幅减少;优化后的CD法在控制沉降、结构受力、施工组织方面具有综合优势,其在施工中对地表及拱顶沉降起控制作用的关键工序对相应部位的拱顶及地表累计沉降的影响比重均达到10%以上。     

大跨隧道拱盖法施工地层沉降分析

针对"上软下硬"地层中大跨隧道拱盖法施工的地层沉降问题,选取某地铁车站的典型剖面,建立二维分步开挖模型,通过分步开挖全过程的数值分析,得到拱盖法不同施工步序下的沉降值,推断控制重要环节为中导洞开挖、拆撑和拱盖施作、侧导洞开挖。对重要工序下地表沉降监测值进行对比分析,进一步对各阶段沉降比重进行验证,并分析两者发生偏差的原因并提出相应对策。     

高速铁路连续梁-拱桥拱梁竖向刚度比分析

研究目的:在梁-拱组合体系桥梁设计中,拱梁刚度比对整体结构的受力和变形、动力特性、稳定性以及施工方法有较大影响,设计中应根据具体情况,合理选择拱梁的相对刚度,以达到最优的结构体系.已有梁-拱组合体系结构性能研究中,拱梁刚度比一般认为是拱肋和主梁构件抗弯刚度的比值,这种计算方法只是简单地将拱和梁的抗弯能力进行比对,并不能...     

北京地铁10号线团结湖站洞桩法扣拱施工技术

北京地铁10号线团结湖站穿越桥桩区、拱部地层为粉细砂层,有多条市政管线近接或侵入结构体,因此,支护框架体系中"拱"的形成具有极大难度。重点介绍车站扣拱方案与扣拱施工技术,包括整体扣拱方案的确定、初期支护扣拱施工、二衬施工及沉降监测与信息反馈等。     

大跨度铁路连续梁拱组合桥的合理边中跨比研究

为了解边中跨比对大跨度铁路连续梁拱组合桥受力特性的影响,对目前大跨度铁路梁拱组合桥的边中跨比进行统计,并以兰渝线某(82+172+82)m连续梁拱组合桥为工程背景,分析边中跨比对该桥内力、变形、支反力、稳定性等方面影响。研究结果表明:大跨度铁路连续梁拱组合桥的合理边中跨比取值为0.46~0.51;边中跨比取值较小时,对结构受力和变形有利,但边支座负反力的出现限制其值应大于0.43;边中跨比的取值对该桥基频和结构稳定性影响较小,随边中跨比由0.447增加到0.506,该桥的稳定安全系数仅增大7.6%。     

地铁车站拱盖法施工地表沉降分步控制探讨

目前国内地铁车站较少采用拱盖法施工,其施工过程中的地表沉降控制鲜有分析。青岛地铁车站一般埋设在"上软下硬"地层中,拱盖法能较好地适应其地层特点,并节省造价。通过某地铁车站拱盖法施工全过程的数值模拟及沉降监测数据分析对比,得到不同工序影响地表沉降的大小程度,并依据最终控制值提出各工序下地表沉降的分步控制指标。     

深埋异形盾构组装洞设计及变形分析

为解决山体内部大埋深、大直径盾构始发难题,提出两段式蘑菇形大断面盾构组装洞设计方案。通过数值模拟对蘑菇形组装洞在不同施工阶段的变形特征进行了探究。研究结果表明：拱顶最大变形发生于所在断面开挖阶段;洞室两侧朝向洞室的变形对上部结构向下变形的限制作用从拱顶向两侧有所减弱;拱脚水平变形呈现出先增大后减小,再增大后减小的趋势,且测点最大水平变形均发生在非所在断面开挖阶段;下断面开挖使得拱脚水平变形逐渐由背离洞室转变为朝向洞室;远离拱顶位置的水平变形受下断面开挖影响更显著;下断面水平变形方向为朝向洞室,且蘑菇头开挖对下断面测点先行位移有显著影响。     

浅埋大跨暗挖地铁车站施工地表沉降分析

研究目的:针对浅埋大跨暗挖隧道地铁车站施工中,易产生地层的反复扰动、力学转换复杂等现象,引起地表过大沉降。本文主要介绍浅埋大跨暗挖地铁车站施工,通过对地表沉降的监控量测,分析变形规律,并对各种影响效应进行分析。研究结论:通过研究得出以下结论:(1)车站主体施工引起的地表沉降累计沉降平均为-36.31 mm,应该对地表沉降的限值进行修正,达到施工对周边环境影响最小,同时降低工程成本;(2)车站主体施工引起的地表沉降槽为:以车站中线为中心,拐点距沉降槽中心18 m左右,车站中线20 m以外地表沉降开始迅速减小,沉降分布范围为车站中心左右两侧约25~30 m;(3)车站主体施工引起的地表沉降主要发生在小导洞开挖支护和扣拱施工阶段,其地表沉降分别占到总沉降的48.47%和93.03%,尤其是小导洞开挖支护阶段,对地表沉降的贡献接近总沉降的一半;(4)该研究成果可为类似浅埋大跨暗挖地铁工程的设计、施工提供借鉴。