大口径平行顶管施工对高速路面沉降的理论与实测分析

结合盐城市重大民生工程-盐城新水源地及引水工程,研究了DN2600平行顶管穿越高速的顶管套管设置、管顶覆土厚度、顶管壁厚、顶管水平间距及顶管施工纵向最小间距设计参数.并对平行顶管下穿高速公路引起的路面沉降进行理论与实测研究,结合工程实际对大口径平行顶管施工引起的地面变形机理及变形原因进行分析.为大口径平行顶管穿越高等级道路工程设计提供参考.     

不同断面线形波纹钢管涵结构力学性能研究

采用ANSYS有限元分析软件,建立二维平面应变有限元模型,选择等跨径圆形截面和管拱形截面管涵,对二者在不同填土高度下的力学性能特点进行了对比研究。首先通过有限元数值模拟值与试验模型实测值进行对比,验证了有限元模型的合理性;进而通过有限元模型计算,对圆形截面和管拱形截面管涵施工过程中随填土高度的增加管涵变形、应力和土压力的变化情况进行比较分析,得到了两种截面形式的管涵在变形和内力方面的一般性规律:两种截面形式的管涵在施工过程中的变形和内力变化趋势基本一致,管拱在填土超过管顶后的变形变化比圆管显著,竖直土压力略小,而由于起拱效应的影响,管顶以上填土1.1 m左右时,圆管截面最大应力略大于管拱截面最大应力。     

地铁盾构施工对上覆平行雨污管道影响的试验和数值分析

为研究隧道盾构施工条件下上覆大直径雨污管线的变形和内力特征,以北京市某典型地铁隧道盾构工程为例,采用模型试验方法和数值模拟计算方法对管隧平行条件下盾构施工引发上覆雨污管线变形与内力过程进行研究与验证,同时对管隧竖向净距l和管隧横向间距d的变化进行研究。研究表明： 1）盾构隧道施工引起的上覆雨污管线沉降基本呈现平缓分布,需在施工时对管节接口处加密布设监测点,提高监测频率。2）管线顶部与底部均出现受拉状态,需对各管节采取抗拉防护措施。3）隧道和管线都处于类似地层并采用盾构施工时,l在6D范围内（D为隧道直径）、d在4D范围内为管线变形敏感区,管线应力随l和d的增加而减小。     

不同水头作用下双层初支的隧道结构分析

为研究不同水头作用下双层初期支护加二次衬砌防护体系的受力情况，以永福屯隧道为依托工程，通过FLAC 3D软件研究不同水压作用下隧道支护结构的受力规律，通过设置拱顶上方30 m、60 m、90 m、120 m等4种水位为4种不同水压作用下抗水压衬砌支护形式的支护结构的分析得出，拱顶位移、二衬弯矩轴力随着水头升高增大；当水压高到一定限值时，位移增长百分比不会变化；由于隧道的排水作用，隧道周围的水压力有不同程度的下降。     

大跨高填方钢波纹管涵质量控制措施分析

钢波纹管涵的最终受力状态不仅与管涵结构设计参数及回填土特性有关,施工措施对结构受力影响较大,为进一步确保结构安全性,采用有限元方法探讨了管内对拉钢索、管顶铺设EPS板对钢波纹管涵施工质量的控制效果。结果表明,管内对拉钢索能有效控制管涵变形,铺设EPS板后管顶土压力仅为管顶上方土体重量的46.85%,质量控制措施效果显著。     

马蹄形波纹钢管涵在高速公路建设中的应用

结合福建张家际互通马蹄形波纹钢管涵的工程实例,根据当地的地质地貌特点,利用Abaqus软件建立三维有限元模型对此类结构的受力性能进行分析研究。分析得出了马蹄形管涵的位移和应力随填土高度变化的规律,位移最大处发生在管顶,应力最大位置位于管涵两侧最大跨径处管壁区域。回填土的选择和回填施工质量对结构受力性能有显著影响,随着土体弹性模量,管涵位移和应力减少,建议选用砂性土或碎石土作为结构性回填料,并按规范要求保证压实施工质量。     

顶管施工对周边既有管线影响数值分析

城市地下管线错综复杂,种类繁多,是城市运转的命脉。在城市顶管隧道施工过程中,顶管作用力将不可避免地对上覆既有管线产生一定的影响,管线周围土体中应力状态的改变,使得管线原有的平衡受力状态也发生一定的变化,严重时可能导致既有管线的开裂破坏,对城市的正常运行带来严重影响。基于此,本文采用三维数值仿真软件,对顶管隧道的动态施工过程进行模拟,研究顶管施工对不同埋深、管径以及材质的既有管线受力变形特性的影响,相关研究成果可为顶管隧道的设计和施工提供参考。     

湛江湾跨海盾构隧道管片变形与受力分析

以湛江湾跨海盾构隧道工程为背景,应用数值分析方法,建立了单环衬砌结构的三维有限元精细模型,研究了在不同水头作用下单环管片结构以及接缝部位的变形情况。采用修正惯用法得出在最大水头作用下管片结构的内力分布,由此推算出管片内、外侧的环向钢筋应力,并与现场的应力监测数据进行对比。研究表明： 1）高水压作用下,单环管片衬砌的变形呈现“横鸭蛋形”,且管片结构变形和接缝张开量均与外水压力变化呈线性关系; 2）作用水头每增加10 m,衬砌结构中各接缝张开量绝对值约增加0.5 mm; 3）采用修正惯用法计算得到的钢筋应力与实测结果较为吻合,较好地反映了隧道管片的实际受力状态。     

连续梁桥更换支座顶升施工控制

在某四跨连续梁桥更换支座顶升施工过程中,根据连续粱顶升时的受力和变形特点,提出更换支座顶升施工控制的原则及方法.通过三维实体和二维平面有限元模型的仿真分析,相互校验,确定在安全状态下的最大顶升量及应力变化范围,为更换支座顶升施工控制提供依据.采用计算机进行施工过程控制,经过顶升时的变形测量和应力监测结果分析,该方法行之有效,可为同类工程提供借鉴.     

钢波纹管通道受力及变形现场试验研究

为了研究大直径钢波纹管通道的受力与变形特性,以广东省某工程为依托,通过对该工程现场钢波纹管通道力学性能和受力变形的现场监测试验和后期数值计算,试验结果表明:钢波纹管通道具有很好的柔性变形能力,横向补偿能力强,波谷与波峰的切向应力变化基本呈现相反的趋势,但当填土高度超过管顶后,钢波纹管通道逐渐趋于均匀的环向受压状态,波峰与波谷两者的切向应力变化差距逐渐减小.测点径向土压力最大值出现在管斜下方两个点,所以钢波纹管通道斜下方两个位置是防止破坏的重点位置.试验和数值计算的结果存在一定的差距,但二者的变化规律整体相似,可以为今后钢波纹管通道设计施工提供一定参考.     

地铁车站洞桩法施工引起的邻近管线沉降规律研究

为了解地层变形引起的管线沉降规律,依托北京地铁10号线黄庄站工程,基于地表和管线沉降的实测数据,利用时程曲线分析车站洞桩法施工引起的邻近典型管线变形规律。洞桩法车站施工引起的管线沉降主要分为3个变化阶段：初期缓慢变化期,掌子面通过测点时的急剧变化期和掌子面通过后的稳定期。管道与土体在车站施工过程中产生一定的沉降差,在管道正下方土体开挖时差异沉降迅速增大,掌子面通过测点一定距离后,差异沉降趋于稳定。     

秦淮东河隧洞施工过程数值模拟分析

为保证秦淮东河工程西村隧洞的顺利实施,采用有限单元法对工程区的天然应力场进行数值模拟分析,建立三洞并线计算模型,分别从新挖河道、新建隧洞及上部覆土回填三个过程进行应力应变分析。提出分层开挖及回填的单层深度取值,监测分层开挖及回填时隧洞顶部位移及应力过程变化值。研究发现,隧洞进口处上部覆土约开挖四分之一深度时,存在边坡稳定隐患。覆土回填过程中,隧洞底部因竖向应力较大,而出现向上微拱变形。研究成果可直接应用于引水隧洞工程的设计计算和施工质量控制,可在类似工程中加以推广应用。     

基于流固耦合的高水压隧道支护结构研究

高水压是山岭隧道建设的重要难题之一,抗水压衬砌是隧道穿越这些区段的常用措施,其衬砌结构断面厚度远大于标准断面。衬砌厚度过大施工相对不便,施工质量不能保证,且不能及时分担水压。针对广西某隧道高水压段,采用双层初期支护和二次衬砌组成的支护结构承受高水压,减小二次衬砌厚度。为了分析双层初期支护的效果与获得基于双层初期支护的支护结构参数,利用有限差分法研究了不同防渗等级的单层与双层初期支护、不同注浆范围及不同二次衬砌厚度对围岩的变形影响和对支护结构的力学状态影响。结果表明:在相同支护体系中,喷射混凝土的不同防渗等级对围岩变形、支护应力影响不大;初期支护的防渗等级相同时,相比于单层初期支护,双层初期支护体系使围岩变形、喷射混凝土应力、二次衬砌的轴力与弯矩均减小40%以上;当拱顶以上水头为90 m且采用防渗等级为P8的双层初期支护时,径向注浆能够有效减小支护应力。当径向注浆范围超过4 m后,注浆对减小支护结构受力的效果不明显;采用双层初期支护体系,注浆范围为4 m时,二次衬砌的厚度设计为40 cm就能保障支护结构处于安全状态;径向注浆条件下,采用双层初期支护+二次衬砌的支护体系能够有效保障隧道高水压段的安全。     

大跨主梁现浇施工中临时钢支架的受力与变形控制研究

以河南息县在建钢管混凝土索塔斜拉桥——淮河大桥的主梁现场浇筑施工为工程背景,考虑混凝土在浇筑过程中,临时钢支架结构的受力变形,通过有限元数值仿真及现场监测对比,对临时钢支架的预压、卸载及主梁浇筑过程中,支架结构的应力及变形,进行了研究。结果表明,施工中所采用的支架设计满足受力要求,研究结果为类似的桥梁工程施工提供了结构理论及经验。     

管桩处理软基的圆管涵受力特性离心模型试验

为探明管桩处理对软基中高填方圆管涵受力特性和填土沉降变形的影响,通过离心模型试验,分析了管桩桩距为1.5、2.0、2.5m和无管桩时的土压力、涵顶垂直土压力集中系数Ks、沉降变形以及涵洞结构应力的变化特征,并提出相关工程技术建议。研究结果表明:土压力、Ks值与管桩桩距呈负相关,土层内外沉降差绝对值与管桩桩距呈正相关,管桩桩距大于2.0m后,管桩处理对涵洞受力和填土沉降变形的影响越来越小;当管桩桩距为1.5m～2.5m时,对应的等沉面高度变化范围为5.7m～6.1m,并且随着桩距的增大,等沉面高度逐渐降低,当管桩桩距为2.0m以上时等沉面高度变化不大,最终保持在5.7m左右;涵管顶上缘受压应力作用,涵管顶下缘受拉应力作用,当管桩桩距不到2.0m时涵管顶混凝土抗拉强度将无法保证安全;在地基承载力得到保证的情况下,管桩桩距以2.0m～2.5m为宜,对于实际工程有一定的参考价值。     

不对称连拱隧道施工工序优化数值模拟分析

为了研究不对称连拱隧道的施工与受力情况,以兰海高速孟家磨不对称连拱隧道为工程背景,通过对隧道施工过程进行数值模拟,以及对两种不同施工工序下围岩和支护结构的受力及变形情况进行对比分析,结果表明,先施工小断面隧道时的拱顶沉降、初期支护应力、中墙水平位移及应力、二次衬砌的应力基本都小于先施工大断面隧道时产生的位移及应力值,并且大断面隧道一侧的中隔墙与拱脚相接处的压应力比较大,先施工小断面隧道较为安全可靠,可为今后类似工程设计及施工提供参考和借鉴。     

钢管混凝土系杆拱桥施工中受力性能及稳定性分析

为给钢管混凝土系杆拱桥施工监控提供理论依据,以南水北调工程南阳市姚湾跨渠公路桥为背景,采用有限元软件建立全桥三维空间模型,详细考虑混凝土灌注次序、混凝土徐变效应、吊杆张拉次序、系梁多次张拉等环节,对结构施工全过程的内力和变形历程及系梁浇筑过程中支架受力进行分析.结果表明,施工过程中拱肋钢管及管内混凝土应力满足规范要求;各分支钢管中混凝土的压应力与混凝土灌注次序有关;钢管内灌注混凝土的徐变会使钢管混凝土截面发生应力重分布;拱肋支架满足整体稳定性和分支稳定性要求.     

双幅共塔肢斜拉桥施工期空间效应及耦合效应研究

为了研究双幅共塔肢斜拉桥施工期的空间效应及耦合效应,以跨径布置为(3×40+300+3×40)m的双幅共塔肢斜拉桥——埃及罗德法拉格轴线桥为工程背景进行分析,选用梁板模型建立大桥有限元模型,结合现场实测值,研究施工过程中主梁变形、桥塔偏位和斜拉索索力。结果表明:施工中外侧主纵梁变形和斜拉索索力均大于内侧,空间效应显著;外侧主纵梁承受更多荷载,需设额外的安装标高抛高量;施工时双幅桥相互影响,受力、变形高度耦合,一幅桥施工对另一幅桥内侧构件的影响量明显大于外侧;共塔肢斜拉桥的双幅桥施工时,建议保持同步性和对称性,以确保共用的内塔肢受力平衡。     

桥梁拓宽不等高前支腿架桥机的力学行为

为了解决桥梁拓宽施工过程中,架桥机利用旧桥吊运新增主梁时出现的不等高前支腿问题,以某高速公路互通桥梁拓宽工程为例,通过开展架桥机空间结构全过程施工分析,对架桥机在1.0～3.0m前支腿高差时的应力、变形及结构稳定性进行研究。结果表明:不等高前支腿对架桥机的应力影响最为显著,对变形及结构稳定性影响较小;前支腿高差较小时,对吊运过程受力有不利影响,但不改变最不利工况及控制应力;前支腿高差较大时,最不利工况及控制应力均发生改变,其最不利杆件应力增加18%。     

湿陷性黄土地区公路钢波纹管涵洞的受力特征

为了推广钢波纹管涵洞在湿陷性黄土地区的应用,解决现有涵洞不均匀沉降问题,对钢波纹管涵洞施工过程中管周的受力特征进行研究。结果表明:钢波纹管内波峰、波谷、波侧填土初期应变值存在重新分布的现象;填土高度在管顶1.0~1.5 m时,管涵受力较为复杂,施工时应重点观测;波峰整体下半圆受拉,上半圆受压,而波侧与其相反;管外土压力随着填土高度增加而增加,且填土管顶增加1.5 m以内增长速度较快,后趋于平缓。