综合管廊抗震分析研究进展综述

针对目前城市综合管廊建设方兴未艾、抗震防灾需求日益凸显的现状，总结评述目前综合管廊抗震分析的研究进展。首先，归纳总结综合管廊结构的震害特点和关键影响因素，并在此基础上对国内外综合管廊抗震研究的发展历程和重要突破进行综述；然后，重点从影响综合管廊地震响应机制的关键要素出发，即从输入地震动特征、工程场地特性、管廊结构形式与构造特点3个方面对综合管廊抗震研究现状以及存在的不足之处进行综述；最后，对综合管廊减隔震研究现状进行讨论。研究表明： 1)输入地震动特征会对综合管廊地震响应产生显著影响，对于浅埋结构还应关注地表Rayleigh波的作用； 2)工程场地特性研究聚焦在饱和液化地层、断层破碎带等不利场地条件对综合管廊结构地震响应的影响机制方面； 3)新型管廊结构形式和节点构造层出不穷，但目前的研究工作主要关注管廊结构自身的地震响应特征。建议后续研究重视综合管廊功能性对抗震安全性的需求，进一步加强“结构-功能”一体化抗震性能设计方法与指标体系的研究工作。     

基于时程分析方法的地下综合管廊地震响应分析

为研究地下综合管廊在地震作用下的动力反应,采用模态方法和时程分析方法对综合管廊进行动力响应分析。通过ANSYS建立了管廊整体有限元数值分析模型,采用Drucker-Prager屈服准则模拟考虑土体性状,黏弹性边界解决地震波的散射问题,主从接触面来实现土-结构动力相互作用,研究分析了管廊的模态振型及地震响应、横断面在地震作用下的动力学特性。结果表明:线型管廊结构中部动载效应大,结构中上部应力最大,达到43.2 MPa,接近混凝土屈服极限,为管廊整体抗震设计提供依据。同时,管廊横断面上部的应力大,上中部的动态位移大,为管廊内部支撑系统抗震设计提供依据。     

矩形波纹钢地下综合管廊结构抗震性能分析

本文以矩形断面波纹钢综合管廊结构为主要研究对象，结合有限元软件建立土层-结构数值模型，系统地探究了地震加速度峰值、波纹钢结构刚度、土体刚度等因素对矩形断面波纹钢综合管廊结构抗震性能的影响规律，明确了矩形断面波纹钢综合管廊结构在地震荷载作用下不同工况的最不利受力和变形位置。研究结果表明管廊结构内力与变形随地震加速度峰值增大而增大；管廊结构刚度增大，结构内力随之增大，相反地结构变形随之减小；管廊结构内力、变形和层间位移角均随土体刚度的增大而减小，且土层刚度越小，对结构变形影响更为明显。     

某综合管廊工程抗地基液化变形的设计

针对某埋置于可液化土层中的盾构法综合管廊工程,该文介绍了采取压密注浆的抗液化沉陷和抗上浮措施,并进行了地震液化时的抗浮验算和压密注浆方案设计。该方案设计可供相关工程参考。     

预制“管片”拼装技术在综合管廊中的应用——以蜀龙路五期综合管廊为例

简要介绍了国内外城市综合管廊发展历史,以及我国目前综合管廊建设的政策和形式。以蜀龙路五期综合管廊为例,归纳整理预制"管片"拼装技术在综合管廊设计计算方法,包括分块尺寸、荷载计算、计算模型、分析计算,为今后预制"管片"拼装技术在综合管廊中的应用提供参考。     

沿海软土地区PHC管桩-土-结构模型振动台试验

为了解沿海软土地区PHC管桩在地震作用下的动力反应、桩-土动力相互作用特性以及破坏模式,开展PHC管桩-土-结构模型体系的地震模拟振动台试验研究。通过输入3种不同地震波,并逐渐增加地震波峰值,研究预应力度、土体特性对模型体系的地震响应与破坏模式的影响。研究结果表明:土体饱和与否对模型体系的动力特性和地震响应影响较大,PHC管桩的预应力对其动力特性有一定影响,破坏模式也不相同;土体未饱和时,基本烈度地震作用下PHC管桩的一阶频率下降不大,土体饱和时,随着地震波激励的增加,模型体系的自振频率逐渐下降、阻尼比逐渐增大,PHC管桩-土-结构间的相互作用加大,结构开始损伤破坏,频率最大下降至初始频率的50%;预应力的存在可较显著地减缓地震作用下结构的损伤破坏;加速度峰值越大或者土体越深,孔压比越大,最大超过1.0,并出现液化现象,且液化持续时间远大于地震波持时。研究结果可为沿海软土地区PHC管桩的应用和规范的制定提供参考。     

非液化场地中桩-结构体系地震响应与桩基失效模式分析

基于非液化场地-群桩基础-上部结构大型振动台试验,建立了非液化场地-桩-结构体系地震响应数值计算模型,在分析桩-结构体系动力响应基础上,深入探讨动力荷载下非液化场地中的桩基失效模式。通过对比数值计算模型所得典型地震响应结果与试验结果,验证了数值计算模型的有效性和合理性,进一步探讨了非液化地基中土-结构体系地震响应规律,重点关注在地震作用下桩基失效过程及桩基-结构体系地震破坏模式。结果表明：在地震作用下,土体加速度在松砂层中不再放大,在最上部出现一定放大,且桩基加速度反应也有相似规律;各深度处土体动剪应力-动剪应变滞回曲线表现出对角线斜率小幅减小的趋势,说明等效剪切模量也出现不同程度的降低,也即地基各处土体抗剪强度均有一定下降;桩身最大弯矩出现在桩身中下部,在桩头与土层交界面附近桩身剪力较大,说明可能发生桩头剪切破坏或桩身弯曲破坏。     

强震水下盾构管廊砂土液化区穿越方案研究

以"河北第一盾"曹妃甸工业区综合管廊工程为依托,选取典型砂土液化断面,利用FLAC2D有限差分软件对强震水下盾构管廊砂土液化区穿越方案进行对比分析。研究结果表明:地层加固范围取3 m,地基强度参数提高1倍即能达到安全与经济的平衡。其结论可为类似工程提供很好的参考和借鉴。     

关于地震液化判别公式的探讨

岩土工程地质勘察中 ,场地土的地震液化评价是一项重要内容。《岩土工程勘察规范》 ( GB5 0 0 2 1— 94)中对地震液化评价有三种方法 :( 1 )标贯试验 ;( 2 )静力触探试验 ;( 3)剪切波波速。三种方法皆为据场地条件算出临界值 ,当实测值大于临界值时 ,判定为液化。在工作中发现这些临界值的计算公式中存在与实际不符的情况 ,现与大家一起来讨论。1　地震液化概念及其影响因素地基土液化的原因在于饱和砂土或粉土受振动后趋于密实 ,导致土体中孔隙水压力骤然上升 ,相应地减小了土粒间的有效应力 ,从而降低了土体的抗剪强度。在周期性的地震作…     

饱和砂土的液化机理及处理实践

饱和砂土在动力荷载作用下易发生液化而丧失承载能力,使路基填土遭受大规模的破坏。从饱和砂土的液化机理及其影响因素出发,结合山西省某高速公路采用碎石挤密桩对地震液化砂土层进行处理的实践,对加固前后土体各项物理力学指标进行了对比分析。     

西安地区不同线型预制式管廊地震稳定性数值分析

为研究因工程场地高程差造成的折线型预制式管廊的地震稳定性问题,以西安纬一路段预制式地下管廊工程为例,使用ABAQUS软件对直线型和折线型管廊进行三维有限元动力计算,对比分析不同线型管廊在地震荷载作用下管廊结构的变形和加速度、拼接缝的变形、锚栓结构的受力及损伤特性的响应规律。研究发现:1)折线管廊在x轴(横向)、z轴(纵向)的最大水平位移分别在管廊埋深变化段靠近浅埋处和管廊埋深变化段靠近深埋处管廊底板附近,表明了管廊结构高程变化点为变形敏感点;2)折线管廊拼接缝在地震中和地震后的张拉变形很小,而横向和竖向滑移变形较大,其中横向水平滑移变形最大;3)折线段管廊的损伤值比直线段管廊混凝土管节的损伤值更大,且折线管廊损伤主要发生在倾斜段的管节,其中多以拉伸损伤为主。在实际设计工作中,应提高折线管廊区域的管廊强度。     

综合管廊深基坑支护桩长优化分析

综合管廊属线性工程,明挖施工的基坑呈"窄长"型特点,与工业与民用建筑大面积方形或圆形的基坑有较大的不同,管廊基坑在两排围护桩共同约束下中间土体稳定性得以提高,若采用现行规范设计偏保守。基于平潭综合管廊基坑实例,采用有限元软件模拟地下综合管廊在5种不同桩长支护下的基坑变形特征,得到最优的桩长(19.7 m)比原设计桩长(23.7 m)较短;通过现场的实际监测表明,优化后的桩长能满足基坑变形及稳定性的要求。通过对管廊基坑支护桩长的优化,不仅节约了造价,也加快了进度。该优化思路可供相关工程借鉴。     

联络通道冻结法施工三维力学分析

应用人工冻结土体技术开挖隧道的联络通道,涉及到土体冻结的热力学作用以及冰冻土体与隧道结构相互影响等一系列复杂的物理力学过程。采用FLAC3D建立主隧道、联络通道及冻结管的三维数值模型,综合考虑了温度计算、冻土与非冻土的转变及土体的冻胀作用,研究了人工冻结法对隧道管片及周围土体的力学响应。通过对冻胀率参数敏感度分析,研究土体冻结变形、冻胀力及隧道管片内力的变化,所得到的初步结果对冻结法施工有着实际的工程意义。     

内支架对波纹钢管廊力学性能影响实验与数值分析

柔性是波纹钢管廊异于混凝土管廊的根本原因。为研究波纹钢管廊的力学性能,依托实际工程,采用现场实验与数值分析的方法对波纹钢管廊在安装支架和未安装支架的不同情况下进行测试与受力分析。结果表明：管廊支架的支撑作用减小了管廊所受的拉力,使全截面受压,对管廊有利;未安装支架且填土未过管顶时,管廊顶部随着覆土高度的增加逐渐由向上变形变为向下变形,管体两侧逐渐由内收向外张变化;安装支架时,随着覆土高度的增加管廊两侧逐渐由土体挤压管体向管体挤压土体变化,逐渐由内收向外张变化,但由于安装了内部支架,这种变化不是特别明显。     

有限土体条件下基坑近接地铁施工案例分析

建筑基坑工程近接既有已运营地铁车站和区间施工,车站渡线地下结构与新开挖建筑基坑之间形成有限土体,有限土体中有已运营地铁盾构区间隧道。在基坑开挖施工过程中,区间隧道管片开裂,多次出现漏水、漏砂。结合既有工程工况、监测数据分析,认为在有限土体情况下,由于侧向卸载,改变了盾构区间土体应力场和区间周边土压力分布,土体对区间隧道的侧向约束降低,区间隧道在水平方向上产生扩张,区间管片接头张开。对区间隧道的加固进行了简要介绍。目前关于有限土体条件下基坑近接盾构区间施工的工程案例的介绍较少,机理仍处于研究阶段,而工程实践中遇到类似情况的概率越来越高,本文可为类似工程参考。     

平行顶管施工及公路拓宽工程的相互影响研究

顶管施工方法现在被越来越广泛地应用于地下综合管廊的建设工程中。针对某工程中三条地下综合管廊下穿公路的实际工程案例,采用三维数值方法模拟了其平行顶管施工过程,系统地分析了不同的管廊顶进顺序条件下上部公路及下部埋设污水管道变形量的变化规律,讨论得到了后续公路拓宽工程完成后已建成地下管廊及污水管线沉降量,并较为全面地研究了不同土体加固范围和深度对地下管廊顶管施工及道路拓宽工程中结构物变形量的降低程度。结果表明不同顶管顺序会影响已建成公路的变形量,最优顺序应率先进行两侧顶管施工;在公路拟拓宽区域进行土体加固可以降低顶管施工中地下结构物的沉降量,但在加固深度较浅时无法在公路拓宽工程中保证地下结构物的稳定性。     

重力对土体中地下结构地震反应的影响

为解决地震作用下土体重力与地下结构相互影响问题，首先，归纳重力对土体性质的影响规律，分析重力和地震反应的相互影响、地应力的处理和重力的施加方式等; 然后,通过典型算例对重力施加方式的适用性、重力对地震反应的影响程度等进行评价。结果表明： 1）在地震作用下，地下结构的重力和地震反应相互影响； 2）在进行数值计算时，重力可采用时程荷载的形式施加，并且宜保持重力加速度一直不变； 3）当土体为非线性介质时，采用叠加原理进行计算存在误差，且叠加误差随着土体非线性程度的增加而增大，但并非单调增加，叠加误差还受地震波、场地等因素影响。     

桩锚结构的动力特性研究

在地震作用下桩锚之间相互作用，其受力关系复杂。运用FLAC3D有限差分软件建立数值模型，并施加简化后的汶川地震波，分析地震作用下桩锚支护边坡的位移、加速度、锚杆轴力响应等动力特性。结果表明:桩锚结构对边坡土体位移和边坡的稳定性具有良好的控制作用。     

基于原位剪切波速测试的场地土地震液化判定方法

以原位剪切波速测试判定地震液化的优势,分析了原位剪切波测试的适用设备和基于剪切波速测定对场地土地震液化的判定方法。判别场地土地震液化,通常采用室内应变法来确定最大剪切模量,给出土的动剪切模量比和阻尼比进行判断,而采用现场剪切波速法直接判断地震液化并不常见。依据广西桂林具体工程实例进行原位剪切波速试验,对场地土地震液化判定进行了分析,得到场地土地震液化剪切波波速随深度变化曲线和不同地震烈度下土层液化剪切波速临界值及其与实测剪切波速的关系,直接对场地土地震液化进行判别。     

渗透注浆集成棒对盾构隧道土体应力的作用研究

在盾构注浆过程中,由于注浆压力的影响,土体及局部管片应力上升,容易引起管片变形,工程中通常采用取土泄压等方式处理,但这些处理方式仍会造成施工周围土体扰动。基于此,提出一种渗透注浆集成棒,其兼具注浆和排水作用,能有效消散盾构施工引起的超孔隙水压力。通过FLAC 3D对注浆及超孔隙水压的渗透消散进行数值模拟,分析结果得出:土体及管片在注浆初期短时间内压力快速增加,随后趋于稳定,管片超孔隙水压明显小于土体超孔隙水压力;渗透注浆集成棒能有效地减少超孔隙水压,渗透棒周围土体超孔隙水压可减少到原压力值的20%左右;消散后孔隙水压的分布呈辐射分布,越靠近渗透棒,压力越小。