营运期隧道结构健康监测与安全评价研究

隧道在营运过程中,由于受到材料性能退化、地震、人为等因素影响,导致主体结构各部分可能在远没有达到设计年限前就产生不同程度的损伤和劣化。这些损伤如果不能及时得到检测和维修,轻则影响行车安全和缩短隧道的使用寿命,重则导致隧道突然破坏和坍塌。建立隧道结构健康监测系统(TSHMS),通过对结构健康状况的实时监控,对营运期间隧道结构的力学行为进行分析,对结构的安全性状况进行评估,得出结构的安全度用以指导营运,同时给出实时的安全预警以合理配置养护资源,降低成本,及时高效保证隧道营运期间结构的安全。     

装配式地铁车站预制中板梁柱设计方案研究

以深圳地铁内支撑体系下的装配式车站为工程背景,研究车站预制中板梁柱设计的关键技术：中板设计需同时满足基坑支撑的受力转换及车站流水拼装的工艺要求;中板设计需满足吊装、拼装、基坑受力转换、正常使用等工况的受力要求;中板设计需满足楼梯及扶梯开洞的受力需求。针对以上问题,研究车站采用预制+叠合型式中板结构的流水拼装步序,对拼装步序中围护、中板结构受力及变形进行分析;通过采用预制+叠合结构型式的中板结构以满足施工阶段和使用阶段的受力要求;针对中板开设大孔洞的设计难点,通过孔内设置型钢支撑来满足拼装及基坑受力转换的需求,车站拼装完成后在孔边现浇纵横梁、叠合层等形成孔边加强结构,然后切除孔内型钢支撑形成永久开孔;并通过设置抗剪连接、叠合层、纵横梁体系等措施满足开孔受力需要。预制中板的设计措施研究,实现了地铁车站的全断面装配,进一步提高了地铁车站的装配率及流水拼装的工效。     

附属结构施工对装配式车站结构的影响分析

为确保附属结构施工过程中装配式车站主体的安全与稳定,需要了解附属结构施工过程中装配式车站主体结构的力学规律。以深圳地铁装配式车站13号线市中医院站为工程背景,通过有限元数值计算,对附属结构的施工过程中装配式车站主体的内力和变形进行分析。计算表明：①附属结构基坑开挖导致主体结构整体有向附属开挖一侧变形的趋势,结构内力出现重分布,附属结构施工开挖过程中主体拱顶弯矩最大增幅在开挖1阶段;②在附属结构施工过程中可以采取主体顶板上方设置临时支撑、主体拱顶对拉连接、加强支护刚度等措施对装配式车站主体的内力及变形进行控制,其中主体顶板上方设置临时支撑措施的效果显著。结合设计措施的计算及实施情况对控制措施的设计应用进行研究,为装配式地铁车站的设计提供借鉴。     

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。     

地层环境对单拱大跨装配式车站结构力学性能影响分析

随着装配式车站在滨海城市的建设,软弱土体对车站结构力学性能的影响成为备受关注的问题之一。以深圳地铁某装配式车站为工程背景,采用Midas-GTS有限元分析软件,建立地层-结构模型,分析单拱大跨装配式车站的力学特征,探索不同弹性模量、泊松比、地层条件、覆土厚度对地下车站结构变形、受力及接头内力的影响和规律,对装配式车站结构的地层适应性提出理论依据和结构设计指导。结果表明：①在泊松比不变的情况下,弹性模量对车站结构力学性能影响较大,当弹性模量从15 MPa增大到60 MPa时,弯矩减小了44.58%;并且这种影响是非线性的,弹性模量在15～30 MPa区段变化时结构变形较为敏感,当弹模达到45 MPa以上时,敏感度下降;②地层条件对结构顶板跨中和拱脚支座内力影响较大,强风化地层相对填土地层拱顶弯矩减少了约29.62%,而对侧墙内力影响较小,对BC接头影响较大;③当装配式车站所在土层为填土时,BC接头弯矩冗余量非常小,在结构设计时需要对接头进行加强,或者对地层进行适当改良;④在硬塑地层中,当覆土厚度从3 m增加到5?m时,BC接头弯矩冗余量减少了35.37%,但接头冗余量均达到29%以上,接头的安全性储备较大,接头可靠。     

装配式车站结构纵向张拉力影响因素及控制研究

装配式车站先后在长春、青岛、深圳等地得到了广泛应用,装配式车站的接缝宽度是决定其拼装质量及防水效果的重要因素。为了进一步提高装配式车站的拼装质量,更好地控制装配式车站的接缝宽度,以深圳地铁装配式车站设计方案为例,重点分析影响装配式车站纵向张拉力的影响因素及控制方法。分析结果表明：影响装配式车站纵向张拉力的因素主要有张拉点位的布置、弹性密封垫橡胶材料的硬度、构件与接触体的摩擦力以及张拉过程中构件的施工姿态。橡胶密封垫的硬度是纵向张拉力的主要影响因素,应根据橡胶密封垫的硬度采用不同的张拉力控制值,以达到接缝要求的控制宽度;纵向张拉点位对橡胶密封垫的压紧均匀程度影响较大,在长大构件中纵向张拉点位间距在4.3～6 m之间,可有效控制沿纵向长度方向密封垫的压缩量差在1 mm以内;侧墙构件以及拱顶构件在吊具没有完全卸载的情况下张拉,可有效减少构件平动对接触防水密封垫的影响,同时有利于构件张拉到位;通过对施工现场纵向张拉力的监测,每环的张拉力并非定值,多分布于295～310kN,侧墙、顶板构件的张拉力略大于底板构件的张拉力。     

基于壳-弹簧模型的装配式车站结构纵向受力分析

随着装配式车站的大范围推广应用,其面临着越来越多的复杂地质情况。在软硬不均地层中,装配式结构为柔性结构时对差异地层具有很好的适应性,结构的纵向受力较现浇车站有所不同,需对其受力特点进行研究。以深圳地铁某装配式车站为工程背景,采用有限元数值模拟方法构建壳-弹簧计算模型,研究在均匀及软硬不均地层的复杂工况下,装配式车站结构纵向沉降与受力特点。研究结果表明：位于均匀地层中的结构纵向受力主要受中立柱的影响,但其影响较小;位于软硬不均地层中的装配式车站结构存在纵向不均匀沉降,尤其在结构底板更为明显,顶板和侧墙结构其差异沉降的速率相对较缓;软硬不均地层中不仅对车站结构纵向受力存在影响,也对车站结构的横向受力存在一定的影响,顶板拱顶、拱肩弯矩增加约10%,拱顶轴力减少约8%,在设计中应考虑此因素的影响;在岩面突变地层中底板结构的剪力约316 kN,在渐变地层中剪力变化相对均匀,设计采用的凹凸榫槽结构能满足抗剪需求;同时在软硬不均地层中存在结构的纵向变形,环缝的张开量有所增加,但其增加的缝宽较小,在装配式车站防水允许限值以内。     

成都地铁一号线盾构机下穿万福桥数值模拟分析

成都地铁一号线将穿越府河,地下水的存在会对盾构隧道产生重要影响,同时高水压下掘进隧道也会改变既有结构内力分布.选取盾构机过万福桥典型断面,采用三维数值模拟方法,针对考虑耦合效应和只考虑水压力的两种工况,分析了两种工况作用下管片衬砌的内力分布规律,并研究了盾构机掘进对桥梁结构的影响.研究表明考虑耦合效应的管片结构具有更不利的内力分布,盾构机在通过府河时需提前进行基础处理.     

高地应力下隧道结构力学的模型试验研究

随着交通建设不断发展,深埋高地应力条件下的长大隧道的数量越来越多。高地应力对地下工程围岩稳定及支护结构的影响比较显著,隧道主体结构受力特征同一般交通隧道有较大的差别。以高地应力条件下修建的苍岭隧道为研究对象,采用室内模型试验,研究不同应力场下隧道主体结构的实际力学状态及破坏形态,为隧道运营期间主体结构安全监控及工程维护提供基础数据。     

内支撑体系下装配式车站基坑支护受力研究

以深圳地铁装配式车站中医院站为工程背景,结合车站所处的工程地质条件以及装配式车站的施工工序,采用ABAQUS有限元分析软件,建立地层-结构模型,重点分析装配式车站施工过程中基坑的变形规律、支撑轴力变化规律及倒换接续支撑的受力特点。首先,分析装配式车站基坑变形,主要分为开挖阶段和车站拼装阶段,地连墙总变形为10.31 mm,其开挖阶段占比较大,占总变形的88.6%,开挖过程中基坑变形趋势与现浇车站一致;其次,在支撑倒换及结构拼装过程中,地连墙变形占总变形的11.4%,变化范围为0.05～0.99 mm,其变形的量值及变形的范围同现浇车站均存在较大的差异;再次,分析拆撑、换撑的工序及受力特点,拆撑及换撑是装配式车站施工的重要施工步序,在靠近拆撑环的中板临时支撑轴力较大,占整个换撑轴力的80%,因此在布置接续撑时,靠近换撑的1环接续撑数量可适当增加,远离换撑1环接续撑可减少支撑数量;最后,对比数值计算和现场监测结果,两者的变化规律基本一致,验证数值分析的有效性。