襄阳东西轴线项目沉管预制局部块体试验研究

襄阳市东西轴线项目沉管预制采用节段整体式全断面顺浇法，具有高强度、大断面、大体积的特点，管节控裂难度较大。为验证混凝土配合比、施工工艺以及裂缝控制措施的可行性及可靠性，采用Midas FEA软件，进行沉管管节在设计工况下的水化热温度应力数值仿真模拟计算，分析管节浇筑过程中混凝土内部温度及应力变化情况。数值仿真结果表明，管节连接处抗裂安全系数较低。进而选取理论开裂风险最高的边墙倒角位置和施工难度最高的中隔墙倒角位置进行模型试验，实际模拟钢筋及预埋件施工工序，全面检验原材料、配合比和混凝土施工性能的可靠性，并布设智能温度监测系统。通过局部块体试验，合理优化钢筋及预埋件的结构形式和安装工序，验证混凝土性能并优选施工配合比；同时，通过提出的原材料温控标准对模型试验进行温度智能监测数据分析。     

沉管管节拖航纠偏运动响应研究

沉管在拖航过程中,由于风、浪、流等外载荷对其造成的横向偏移会对施工造成安全隐患。因此,为了研究沉管在偏离航道时拖船对其纠偏时的运动响应,采用基于三维线性势流理论的水动力专业分析软件ANSYS-AQWA分析沉管的水动力特性和环境载荷作用下的偏航运动响应。考虑到风、浪、流对沉管的共同作用,在时域模型内对沉管在不同工况下的纠偏运动进行数值仿真模拟。结果表明,当拖船最大纠偏力大于等于0.6F时,沉管管节能回到原有航道;在拖航阶段应尽量缩短拖船的准备时间以减小沉管偏航而导致搁浅的风险;在沉管管节浮运气象窗口的极限环境条件下沉管管节纠偏方案满足施工安全需求。     

深中通道钢壳沉管管节自密实混凝土智能化浇筑工艺

为解决深中通道钢壳混凝土沉管管节预制过程中混凝土性能控制难度大及管节浇筑参数控制严格等难题，节约人工成本和提高施工效率，针对深中通道沉管管节特定的结构型式，结合预制场选址条件，因地制宜地提出钢壳沉管自密实混凝土智能化浇筑工艺。该工艺在研制智能浇筑台车和折臂布料机的基础上联合“BIM+物联网+智能传感”的信息化和自动化技术，实施效果表明，钢壳沉管自密实混凝土智能化浇筑工艺减少了浇筑过程中人为因素引起的质量风险及机械伤害，有利于提高管节预制质量及降低施工安全风险。     

钢壳混凝土沉管抗剪连接件力学特性研究

钢壳混凝土沉管隧道中抗剪连接件结构体系的设置是隧道建设施工的关键技术问题。依托深中通道项目，采用试验和数值分析相结合研究方法考虑抗剪连接件脱空、受力状态、开孔参数对钢-混凝土连接性能的影响，得到三因素影响下剪力-滑移曲线的差异以及连接件承载力、刚度以及腹板曲率的变化规律；通过有限元模型对脱空与非脱空连接件进行数值计算，分析混凝土压力、拉压应力变化和剪应力变化的规律，得到3种模型下脱空与非脱空承载力和刚度的衰减特征；基于脱空、受力状态和开孔的影响，建立了考虑三因素影响的抗剪连接件承载力计算方法，并由试验结果验证其可靠性。研究结果为深中通道钢壳混凝土沉管结构合理选择连接件奠定了基础。     

沉管隧道管节接头数值模拟方法

通过对沉管接头构件包括GINA止水带、钢剪切键、混凝土剪切键建立精细化模型进行多工况数值模拟,得到相应构件的应力和变形结果,给出对应的管节接头构件刚度参数,为复杂三维模型中的沉管隧道管节接头简化模拟提供依据。根据构件精细化数值分析的结果,得到管节接头变形控制指标。在三维地层结构模型中,采用实体单元模拟土体,壳单元模拟管节,采用精细化构件模型得到的刚度作为壳铰接单元的参数模拟管节接头,所提出的模拟方法可为类似工程的设计施工提供参考。     

基于FWD检测数据确定刚性路面板脱空范围

对于Winkler地基上的混凝土板,利用Ansys建立了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下刚性路面的分析模型.在不同的工况作用下,计算脱空刚性路面板表面的挠度,根据路面弯沉值的变化趋势,得出了刚性路面弯沉盆形状系数βi的变化规律,研究对刚性路面结构在FWD荷载作用下确定脱空范围具有一定的理论意义和工程应用价值.     

南昌红谷隧道E4管节轴线纠偏案例的分析与应用

南昌市红谷隧道沉管段全长1 329 m,分为12节管节,是目前国内内河最长的沉管隧道工程,其管节安装的轴线精度控制是工程施工的重点及难点。为保证管节安装精度,同时兼顾经济性、便捷性和可行性,以本工程管节安装为例,对管节安装的主要影响因素进行计算,提出利用现有横调系统对管节安装轴线进行纠偏的方案。理论计算与实测数据对比表明,提出的方案可对管节安装轴线进行有效的纠偏,对其他沉管隧道工程也可起到一定的借鉴作用。     

基于PFWD弯沉测试的水泥路面脱空评价实用技术

板下脱空是水泥路面的主要病害形式之一。由于脱空的隐蔽性,其判别需要借助于特殊设备,根据大量的PFWD实测弯沉数据,从统计学角度分析了水泥板各点弯沉之间的相关性,探讨路面脱空的发展演化规律。同时利用有限元软件ABAQUS对路面实体进行建模,分析在PFWD冲击荷载作用下不同脱空面积的路面弯沉响应,最终回归得到水泥混凝土路面脱空的弯沉评价指标,用于指导水泥混凝土路面脱空的快速判定。该技术手段在界阜蚌高速公路水泥路面试验段中实际运用效果良好,并推广至合六叶高速公路大顾店至叶集段水泥路面白加黑改建施工中。     

港珠澳大桥岛隧工程设计施工关键技术

港珠澳大桥岛隧工程是连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道。主要介绍了:1)人工岛的设计方案、钢圆筒制作运输及振沉技术;2)沉管隧道设计施工关键技术,如沉管隧道基础、深埋大回淤节段式沉管、沉管管节预制、沉管浮运及安装、曲线段管节等;3)各施工阶段的主要专用设备,如8锤联动大型圆筒同步振沉系统、定深平挖抓斗船(精挖)、耙头定压专用清淤船和全断面预制液压模板系统等。解决了工程中遇到的众多问题,克服了重重困难,取得了一定进展。     

基于弯沉率的水泥混凝土路面板角脱空面积分析方法

采用弹性地基板模型,利用有限元方法分析了落锤式弯沉仪(FWD)荷载作用下水泥混凝土路面板角弯沉值的变化规律。提出以弯沉率作为评价指标,得到了弯沉率与板角脱空面积的近似关系式。根据不同路面结构参数下弯沉值的变化对关系式进行修正,尝试建立水泥混凝土路面板角脱空面积的分析方法。通过工程实例分析,表明该分析方法判别水泥混凝土板角脱空面积是可行的。     

水泥混凝土路面三维模型弯沉影响因素及精度分析

基于三维有限元分析软件EverFE及利用ANSYS自建模型的计算结果研究水泥混凝土路面建模中采取的荷载处理、单元选择、单元划分及面板尺寸对弯沉结果的影响,给出推荐的计算模型,并通过对板中、板角计算弯沉与理论公式的对比,分析模型与理论公式计算结果之间的误差,并在单层板模型基础上分析了双层板模型等效处理方法的计算结果精度。     

红谷沉管隧道管节大体积混凝土温控与防裂技术

红谷双向6车道沉管隧道管节具有横断面尺寸大且结构形式复杂、一次浇筑混凝土体量大、内外温差及温度应力大和防渗抗裂性能要求高的特点。针对这些特点首先通过水化放热性能试验和小圆环开裂试验优选了胶凝材料体系,进而通过力学性能、耐久性能及抗渗性能试验确定了低热低收缩的混凝土配合比,然后开展现浇试块和管段的温度测试,分析大体积混凝土内温度变化规律和冷却水管的降温作用,并结合温控测试与信息化施工技术指导了后续管段预制中冷却水管的布置及相关温控防裂措施的动态部署。最后结合试验分析结果与现场施工环境,形成了管节混凝土入模温度控制、分段分次分节浇筑和快插慢拔捣固工艺、循环冷却水管通水时间和管节拆模时间控制、管节各部位针对性养护措施等贯穿管节预制全过程的防裂技术,确保了沉管管节大体积混凝土的防裂抗渗性能。     

长距离复杂水域环境中内河沉管隧道管节浮运风险分析及应对措施

内河沉管隧道管节在长距离复杂水域环境中浮运时,浮运线路构筑物和风险源多,水上交通和水情复杂,浮运风险较高。以南昌红谷隧道工程管节浮运为例,比较海口区域与内河沉管隧道管节浮运风险差异,采用风险矩阵法对管节浮运过程中出坞接拖、航道存在浅点、通过小跨径桥梁、急流区回旋、高流速区浮运等5种风险工况进行评估分级,预测红谷隧道管节首次浮运可能发生的高风险工况,总结红谷隧道管节首次浮运出现的风险和采取的应对措施,实现首节管节安全浮运,并为后续管节浮运提供借鉴。     

水泥混凝土路面板脱空的弯沉值影响因素分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了路面板脱空的三维有限元模型,通过与试验数据的比较,证实了该模型的合理性。在此基础上,分析了脱空尺寸、脱空高度、脱空形状以及脱空面积对脱空路面板弯沉值的影响。分析表明,脱空水泥混凝土路面板的最大弯沉值出现在板角;随着板底脱空尺寸和脱空面积的增大,路面板的最大弯沉值亦逐渐增加;脱空高度以及脱空面积相等时脱空区域形状对弯沉值的影响很小。     

大直径顶管施工管土相互作用实测分析——以佛山市电力隧道顶管工程为例

为研究大直径顶管在深埋高水压工况下的管节荷载变化,结合佛山市电力隧道顶管工程,对顶管施工过程中管节荷载、孔隙水压力进行实测分析,并比较现行各规范理论计算结果和实测管节荷载的区别,推导在注浆状态下管节荷载的计算方法。监测数据及计算结果表明:1)管节荷载在管壁四周分布较均匀,管节顶部荷载的变化受注浆压力影响较小,管节底部荷载与注浆压力变化基本一致,且管节底部荷载变化大于注浆压力的变化; 2)管土接触状态在注浆顶进过程中符合隧洞稳定假设,顶进结束停止注浆后更符合管土全接触假设; 3)在注浆状态下,各规范计算的管节荷载相比实测值较小,采用太沙基被动土拱理论推导的管节荷载计算模型更加合理。     

沉管隧道钢筋混凝土管节预制及下水工艺比选研究

对现有的沉管隧道管节预制方法进行分析，研究固定干坞法、移动干坞法和工厂法的通用工艺流程，分析各个工艺的建设条件、工艺特点及施工难点，提出钢筋混凝土管节预制方法选用表。通过对3种管节预制方法的深入研究，剖析各方法的差异性，得出管节预制方法的3类区别。利用工艺组合的方法，构建了6种工艺，从创新性、效益、可行性等多角度综合分析，剔除成熟工艺和成本投入较大的工艺，提出管节平地流水线预制动态入水新工艺，并就其应用进行深入研究，同时将其与现有工艺在工期、造价等方面进行定量对比分析，分析结果显示，该工艺具有一定的优势。     

PFWD用于水泥混凝土路面脱空评价的分析与研究

本文对PFWD用于路面脱空评价进行分析和研究,首先运用统计学原理确定一定保证率下板中脱空的弯沉指标;其次,通过室内三维有限元建模分析建立板中—板角理论弯沉的关系曲线,确定板角脱空的弯沉指标,指导路面脱空的评价。该方法原理简单,操作性强,在六叶高速公路大顾店至叶集段水泥路面的脱空评价中发挥重要的作用。     

高速铁路水底沉管隧道竖井工程变形沉降问题研究

在高速铁路越江水底沉管隧道的设计和施工中，竖井连接着沉管管段和暗挖隧道，因上述三个构筑物所处的地质状况差异，产生了不同的沉降量，这对整个沉管隧道有着不利的影响。本文以三维有限元数值计算为依托，对竖井的设计和施工工艺、沉降变形控制等进行了分析。     

超长沉管隧道地震响应快速分析方法研究

在分析一般隧道结构与沉管隧道的不同点及动力响应差异基础上,明确了沉管隧道地震响应能否准确模拟主要取决于管节接头和节段接头的非线性、地基刚度计算及边界条件处理等;在此基础上建立了超长沉管隧道地震响应快速分析方法,关键点包括基于地震水准的地基刚度计算方法、管节接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、节段接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、初始水压力及止水带橡胶松弛影响考虑方法等;然后,基于超长沉管隧道地震响应快速分析方法,对港珠澳大桥超长沉管隧道进行了升温及降温工况下沉管隧道地震响应分析,明确了最不利位置为隧道斜坡段,指出了两侧GINA止水带地震变形量和剪力键剪力为抗震薄弱位置,揭示了节段式沉管隧道温度敏感性。课题研究建立的超长沉管隧道地震响应快速分析方法,能够实现沉管隧道设计与计算的互动,便于工程应用。     

基于FWD的水泥混凝土路面板角脱空状况评定分析

针对Winkler弹性地基,建立了水泥混凝土路面的有限元分析模型,计算分析了水泥混凝土路面在FWD荷载作用下的弯沉盆及其主要影响因素.依据水泥混凝土路面弯沉盆的特征,通过选定两个弯沉值之差作为板角脱空评定指标,建立了一种新的板角脱空区域的评定方法.通过理论分析和实际应用,验证了该方法的有效性和实用性.