盾构隧道双层车道结构与管片不同连接形式的受力分析

随着社会经济和城市化进程的加快,建筑结构工业化程度逐渐提高,预制装配技术在城市隧道建设领域逐渐发挥出重要作用。然而如何优化结构受力体系及节点构造、满足抗震及防水要求、提高预制装配水平仍然是城市隧道预制装配技术中的关键问题。结合上海诸光路通道新建工程,分析四种上层车道板与预制管片连接方式下的管片-内部结构体系受力特征,并结合接点构造措施,对比分析四种预制车道板与管片连接方式的优缺点,为盾构隧道双层车道结构选型提供技术支持。     

盾构隧道预制双层车道结构体系特点与设计

目前盾构隧道内部结构施工基本属于半预制化阶段,许多构件仍采用现浇形式。建设效率低,能耗高,施工慢,产生较多建筑垃圾、对环境污染大,同时局限于盾构隧道有限的施工空间及现场工人的素质,施工质量难以保证。为了实现快速施工、绿色施工,盾构隧道内部结构走向预制化、工业化的道路。通过对比现浇结构受力模型及特点,分析各种盾构隧道预制双层车道结构体系的受力特征及特点。     

盾构隧道内部双层结构快速化施工方法技术研究

随着盾构隧道直径的增加,双层车道结构在大直径盾构隧道设计中得到了广泛的应用.传统盾构隧道内部结构设计采用现浇混凝土结构.由于空间狭小,施工组织困难,施工速度慢.通过对现有隧道快速化施工方法的研究,提出了采用预制化结构设计加快盾构隧道内部结构施工速度的设计技术.结合南京市纬三路过江通道工程盾构隧道双层行车道结构设计,通过对上层车道结构预制化方法的研究,首次提出“预制车道板+梁板节点后浇”和“预制车道板+支座”两类上层行车道预制结构方案,并对预制车道板预制宽度、拼接做法等设计要素进行了对比分析.施工分析表明预制结构速度在施工速度、施工组织灵活性等方面均优于现浇结构施工.     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

装配式竖井预制混凝土管片结构设计

为提高竖井建设的效率和安全性，采用垂直竖井挖掘机（VSM）进行装配式竖井施工。以南京市建邺区沉井式停车设施建设项目(1期)工程为例，系统介绍竖井工程的预制混凝土管片结构设计理念，包括管片构造、连接方式、受力情况、防水设计等；同时，在国外同类工程的基础上对管片结构进行优化设计，首次提出全通用管片设计理念，极大提高了现场施工效率和质量。经现场应用证明： 圆形管片式竖井整体受力状况良好，防水设计满足要求。     

川藏铁路色季拉山隧道装配式仰拱方案研究

为提高钻爆法单线铁路隧道仰拱施工质量,改善洞内作业环境,推进装配式结构绿色建造等,以新建川藏铁路色季拉山隧道工程为依托,对装配式仰拱的结构形式,环向、纵向连接,防水,拼装设备,隧底填充,施工工艺及经济性等进行研究。主要研究结论有:1)仰拱与填充层整体预制成单块空心结构,结构受力条件好,洞内拼装方便; 2)预制块与现浇二次衬砌采用方形榫槽或方形榫槽+预埋钢筋的连接方式,预制块纵向通过张拉精轧螺纹钢进行挤紧,预制块底部采用碎石+回填注浆的垫层进行基底处理。装配式仰拱应用于川藏铁路色季拉山隧道,可实现轨下结构机械化快速施工,有利于提高山岭铁路隧道机械化施工整体水平。     

全预制装配式桥梁方案研究

传统的桥梁建造技术在当代中国的社会环境下,体现出越来越多的弊端,亟待找到一种更加高效、低碳、环保的桥梁建造方案。全预制装配式技术的出现,将会对传统技术进行一次极大的革新。简要介绍了预制装配式技术在国内外的发展概况,整理和归纳了桥梁上部结构预制类型、下部结构预制类型、附属预制类型及预制构件连接方式。列举相关施工案例,提出目前比较适合我国发展的装配式技术方案。     

双层内部结构隧道与盾构管片连接形式的数值研究

以"板-梁-柱"双层隧道内部结构体系为例,通过数值模拟的手段研究了双层车行结构与盾构管片连接形式,其中包括:固接、铰接、链杆连接、无连接4种连接方式。研究结果表明,4种连接形式的抗震性能差异较小,链杆连接形式较无连接形式内力小,同时满足强度与变形要求。     

单管双层特长盾构隧道内部结构预制施工技术——以南京纬三路过江盾构隧道工程为例

为解决单管双层特长盾构隧道施工距离长、施工空间有限和工期紧张等问题,结合南京市纬三路过江通道工程,研究双层盾构隧道内部结构构件的预制施工技术,采用结构构件预制与现浇相结合的梁-板-柱结构体系,合理组织施工步序,探索单管双层特长盾构隧道预制内部构件的施工方案。工程实践表明,现浇内部结构立柱及柱基础,预制上层车道板、烟道隔墙板、排烟通道板和逃生通道板,能够满足双层特长盾构隧道施工进度的要求,可大幅提高施工效率,缩短建设工期,节省工程投资。     

装配式桥梁墩柱预制施工关键技术研究

为了能够保障装配式桥梁墩柱快速化预制和精准定位安装施工,文章通过预制厂合理规划建设和功能分区优化等关键点控制,进行灌浆套筒、锚固波纹管连接检验和座浆、灌浆工艺优化措施保证构件连接和受力可靠的预制墩柱连接关键技术研究,开发适用不同结构尺寸、形式、坡度的通用性胎架和预制模板,优化预制工装及完善流水作业施工工艺。最后,研究合理的构件精准定位安装技术,进行吊装、运输和安装快速化施工,形成装配式桥梁墩柱预制安装施工技术方案,对同类型桥梁工程装配式施工具有一定参考。     

斜交条件下预制拼装地道结构设计研究

以上海S7公路一期工程斜交条件下的下穿地道为例,对纵缝采用凸凹榫接头的预制拼装体系与封闭框架的现浇工艺体系进行结构受力对比,结果发现,设计中通常假定凸凹榫处采用铰接进行模拟存在不合理之处.因此,从方便工程设计的角度出发,提出预制拼装斜交地道结构体系的受力计算模型可考虑利用封闭框架体系的等效计算模型,但需将凸凹榫位置处的内力值适当提高20％～30％.该研究成果已在依托工程成功应用,可以为类似工程提供参考与借鉴.     

城市轨道交通明挖装配式地下结构设计技术及方法

通过多年装配式地下结构建造技术的理论和试验研究，结合实际工程应用，对明挖条件下的城市轨道交通等市政工程预制装配式地下结构的设计技术和方法进行系统性总结。1）从全方位体现装配式技术的工业化建造理念的角度，提出装配式地下结构的设计基本原则和基本规定，并结合明挖装配式结构的特点提出主要设计内容； 2）针对装配式结构设计的重要环节，包括结构体系的确定、基坑工程和结构防水等方面进行论述，提出接头选型、结构拆分及内部结构的设计方法，以及基于装配式结构的基坑工程设计技术要求和设计方法，涵盖支护选型、基坑宽度的确定、桩墙+内支撑体系技术设计要点、基坑回填技术设计要点等，并总结装配式地下结构的防水关键技术。     

新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害，以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托，采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法，研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备，并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策，如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等，形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明： 1）采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的，可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题，提高拱部衬砌质量； 2）新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头，大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量，更易于拼装； 3）通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术，保证了接头施工精度，满足了拼装要求； 4）通过分析衬砌结构受力变形监测数据，得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律； 5）新型装配式衬砌施工技术机械化程度高，施工过程中结构稳定可靠，安全性较高。     

超大断面装配式明挖隧道结构及其施工方法研究

为提高隧道工程建设质量，针对国内明挖隧道装配式结构发展不成熟问题，以新森大道隧道为依托对超大断面明挖隧道装配式结构体系及施工方法展开研究，同时建立适用于公路、市政超大断面隧道装配式明挖结构体系，即“全预制”“仰拱现浇+上部预制”，并提出结构构造厚度建议值及多道防水构造方案。通过分析总结和数值模拟得出： 1）“仰拱现浇+上部预制”4分割方案在回填工序下的结构力学响应动态分析结果表明，该分割方案在施工过程中，结构应力、位移以及连接部位接头的张开角等均满足规范要求，且具备一定安全储备； 2）结合依托工程，提出一种适应于超大断面明挖隧道装配式结构的“边墙安装—仰拱现浇—拱顶拼装—细部作业—覆土回填”的施工方法及步骤。     

梯度温度作用下装配式混凝土箱梁温度应力分析

装配式混凝土箱梁在温度作用下产生的结构次内力是造成其开裂的重要因素。为研究装配式混凝土箱梁在梯度温度作用下的温度应力分布,对4种不同国家设计规范梯度温度模式下装配式混凝土箱梁温度场进行分析。通过建立某五跨装配式混凝土箱梁实体单元模型,施加温度荷载,对不同温度场下连续装配式混凝土箱梁的应力与变形进行计算。结果表明,装配式混凝土箱梁在梯度温度作用下产生次内力,各国规范温度模式在混凝土箱梁中产生的温度效应差别较大。纵向应力最大值出现在箱梁顶板下缘梗腋处,不同工况下最大相差71%;横向应力最大值出现在混凝土桥面板内,不同工况下最大相差113.8%;全桥最大主拉应力出现在次边跨,不同工况下最大相差66.7%。故认为在进行设计时应考虑最不利的梯度温度作用对装配式混凝土箱梁的影响,避免拉应力超出限值。     

装配式车站出入口环框预制结构沿车站纵向的受力分析

为研究装配式车站出入口环框预制结构受力，给出入口环框设计提供理论基础，首先，分析装配式车站预制环框从施工到使用各阶段不同的荷载模式。其次，采用有限元计算方法，研究环框结构从施工安装阶段、覆土回填阶段到出入口施作完成阶段的受力特点。然后，指出预制环框结构同顶板结构之间凹凸榫槽在完成接缝注浆后，沿车站纵向形成整体，对环框受力较为有利；同时，预制环框结构与顶板形成整体后共同抵抗覆土阶段及长期使用阶段的各项荷载，可以满足装配式车站拼装施工要求及后期车站结构整体受力要求。最后，提供一种设置临时钢支撑的安全储备措施，并对其结构受力进行验算，确保出入口环连续拼装的安全可靠。     

预制装配式地下车站结构施工阶段力学行为分析

为确保预制装配式地下车站结构在施工过程中的安全与稳定，了解预制装配式地下车站结构施工阶段的力学规律，以长春地铁2号线捷达大路站装配式车站为工程背景，通过数值模拟和现场实测相结合的方式，对预制装配式地下车站结构的施工全过程展开分析。研究结果表明： 1）顶部回填和水位恢复2个阶段对结构内力和变形影响较大； 2）丝杠设置、混凝土分层回填等特殊施工节点对拼装成环和侧壁回填阶段结构的内力和变形有较大影响； 3）通过将数值计算结果与现场实测结果进行对比分析，验证了模型分析的可靠性。     

基于仿真分析的预制拼装综合管廊抗燃爆研究

综合管廊凭借其自身优点正广泛应用于城市建设中,采用Ansys/Ls-dyna基于仿真分析综合管廊发生燃气爆炸具有十分重要的实际意义。以预制拼装综合管廊为研究对象,采用流固耦合的计算方法,建立预制拼装综合管廊、可燃爆气体和空气等三部分的有限元仿真模型。通过分析预制拼装综合管廊内混凝土的应力时程曲线、主要节点位移时程曲线及预应力钢筋的轴向应力时程曲线,分析预制拼装综合管廊在燃气爆炸作用下的抗燃爆性能,提出抗燃爆防护及设计意见。     

地下结构闭腔薄壁预制构件设计关键技术

采用闭腔薄壁构件是地下结构大型预制构件轻量化设计的重要手段，闭腔薄壁构件已在长春、青岛和深圳等城市的装配式地铁车站衬砌结构中率先得到应用。地下结构闭腔薄壁构件目前尚没有适用的规范和标准可参考执行，在理论研究和实际工程应用的基础上，对地下结构闭腔薄壁预制构件设计关键技术进行论述。首先，从装配式地下结构的受力特性、接头构造、接缝防水及耐久性角度，分析预制构件轻量化的设计方法，论述闭腔薄壁构件轻量化的优势； 然后，通过与带肋的T形、工形和箱型截面构件对比分析，揭示闭腔薄壁构件在剪力滞效应和剪应力分布规律方面具有类似的力学性能特征，即闭腔薄壁构件存在典型的剪力滞效应，但影响程度较低，同时分析剪力滞效应的主要影响因素，提出适用于闭腔薄壁构件的剪力滞系数，截面剪应力全部由纵向肋板承担； 最后，分析闭腔薄壁构件的主要构造特点及其对构件力学性能的影响，提出翼缘板、纵向肋板、横隔板、端头板、内部空腔率等构造指标，并从计算分析和设计方法等方面提出闭腔薄壁构件结构设计要点。