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。     

基于有限元强度折减法确定某隧道的安全系数

有限元强度折减法在确定边坡安全系数中得到了广泛应用,其基本原理为：同时折减土体材料强度参数c、φ值,找到边坡濒临破坏时的折减系数,此折减系数即为安全系数。对于隧道结构可采用类似的方法：折减土体的材料强度,将隧道濒临破坏时的折减系数定义为隧道的安全系数。通过有限元强度折减法计算得到算例隧道的安全系数。     

地铁盾构区间隧道近接下穿综合管廊影响研究

地铁盾构区间隧道施工下穿既有综合管廊时,周围土体产生扰动,引起周围土体的变形,会使既有综合管廊产生附加应力和变形,威胁结构安全。为了研究盾构隧道下穿过程中对既有综合管廊的影响,探索不同穿越交角下既有管廊的变形规律,采用三维有限差分法进行模拟,分析盾构隧道施工过程中既有综合管廊的沉降变形规律、地基加固对管廊沉降的控制效果及不同下穿交角对既有综合管廊沉降的影响。计算结果表明：既有综合管廊在盾构机附近主要产生纵向上的不均匀沉降,随着盾构掘进,沉降逐渐增大,进行地基加固后能够有效减小既有管廊的沉降变形。当下穿交角较小时,既有综合管廊沉降变形增大。通过本文的研究,可以为类似工程提供指导。     

基于双安全系数的边坡稳定性分析

在边坡稳定性分析时,为了更为准确地反映c、φ各自的安全储备,考虑了双安全系数或双折减系数,对强度折减法c、φ配套折减的基本原则、c、φ配套折减的物理机制和力学机制进行了分析研究。结果表明,强度参数中的粘聚力c衰减快于内摩擦角φ,根据土体c、φ的不同衰减速度和作用机理,提出了在边坡稳定性分析中采用c的折减系数大于φ的折减系数的双折减系数法,此方法能更为准确地反映c、φ各自的安全储备。并通过实例与传统的单一折减系数法进行了比较分析,同时,用有限元强度折减法作了印证,印证结果表明,双折减系数法折减结果比较合理,而传统的同一折减系数过高地评价了边坡的稳定性。     

考虑固液二相互态特性的流固耦合模型

为研究岩土体内的流固耦合作用对道路工程中道路建筑物/构筑物的变形和沉降，聚焦于构建考虑固液二相互态特性的流固耦合模型，首先构建以含水率为参数的固相物性参数方程（弹性模量、体积模量、极限偏应力）和以孔隙比为参数的液相物性参数方程（饱和含水率、残余含水率、Gardner模型参数），其次建立考虑固液二相互态影响的固相本构方程（邓肯-张模型）和液相本构方程（Gardner模型），之后将新构建的本构方程与固液二相控制方程联合使用构建出考虑固液二相互态特性影响的流固耦合模型。以非饱和黄土为研究对象，利用数值模拟软件构建考虑固液二相互态影响的非饱和土流固耦合数值模型，探索固液二相互态特性对非饱和土流固耦合影响机制。研究结果表明：随着含水率的增大，固相物性参数（弹性模量、体积模量、极限偏应力）均呈减小的趋势；含水率增大使得土体强度减小，表现为达到相同的应变，土体的应力减小；含水率增大，相同的变形情况下，土体所承受的荷载变小。随着孔隙比的增加，饱和含水率线性增加，残余含水率线性减小，Gardner模型参数β呈指数减小，土体内有效饱和度也随之增加；孔隙比增大还会导致土体饱和渗透能力的减小，非饱和相对渗透系数增加。在相同的载荷条件下，相较于未考虑互态影响的流固耦合模型，考虑互态影响的模型模拟的土体变形量较大，含水率、压力水头较小。     

双强度折减法在加筋土边坡稳定分析应用的研究

有限元强度折减法在加筋土边坡的稳定分析中被广泛应用,但因加筋材料和土体是2种性质迥异的材料,因此针对土体强度和加筋材料界面强度采用相同的强度折减系数是否合理值得进一步研究。通过建立加筋材料(土工格栅)界面直剪摩擦特性的三维数值模型,研究了土体强度和土工格栅界面强度的折减规律。结果表明,强度折减过程中土体强度和土工格栅界面强度的折减系数并不一致。为此,提出了土工格栅加筋土边坡稳定分析的双强度折减法,该方法能充分体现土工格栅的加筋作用,使稳定分析结果更合理。     

非饱和黄土渗透系数对其强度的影响

基于非饱和土渗透系数与其强度相关的特性,将黄土视为非饱和土,分析研究不同压密状况对其渗透系数的影响规律。在试样土体初始含水量相同的情况下,采用水气运动联合测试仪进行渗透试验,测定5种不同干密度试样土体的渗透系数。试验研究证明,试样土体干密度不同,其渗气系数变化趋势相同;干密度的变化对土体渗气、渗水系数的影响较大,土体渗气系数和渗水系数均随干密度增大而减小;土体干密度减小,渗水系数随渗气系数的增大而增大。     

已建道路下方新增管廊工程总体方案若干问题讨论

针对已建道路下方新增综合管廊需求情况,通过分析管廊与已建道路下方管线接驳方式、管廊施工对已建道路保护方式、管廊穿越特殊节点处理方式等,为国内类似工程提供借鉴.     

管节吊装荷载作用下的综合管廊基槽稳定性分析

以漳州市圆山大道下敷综合管廊工程为依托,运用FLAC3D平台对管廊基槽开挖及管节吊装等工况进行基于强度折减的安全系数分析,得到其稳定安全系数为1.31,满足规范及设计要求。进一步分析不同测点及不同工况下的位移和内力变化规律,发现不同工况下的稳定安全系数没有显著差异,且钢板桩深层水平位移远高于其他测点位移。     

振动作用下填石路基压实特性的数值模拟

为了揭示路基内部应力载荷的分布状况，分析碎石填料形状对路基压实的影响，运用离散元软件EDEM对填料粒径在10～160 mm的填石路基振动压实过程进行建模。模拟结果表明:路基的最大接触应力和最大瞬时速度随振幅增大而增大，孔隙率减小，填料形状对孔隙率有影响；路基密实的过程是颗粒力链结构不断建立和打破的动态过程；颗粒密实中，大颗粒带动小颗粒运动，从应力大的区域向应力小的区域迁移运动，大颗粒受力大，是外载荷的主要抗力；颗粒形状越复杂，碾压过程中密实度波动越大。     

市政道路综合管沟的应力分布规律研究

以福建省平潭市政道路项目为依托，通过岩土有限差分软件FLAC3D建模，对综合管沟应力分布规律进行了研究。在所建模型中，包含9个关键位置。研究方法为:改变综合管沟上部荷载，监测每个位置各个方向的应力值（横向、竖向、纵向）；改变综合管沟埋深，监测其中3个关键位置的竖向应力值。研究结果表明:在综合管沟上端角部3个关键位置存在应力集中现象；估算或监测时，可以只考虑几个关键位置的竖向应力，减少工作量；适当增加管沟埋深，可以减少管沟应力集中现象。     

填土注浆加固对深基坑支挡结构与相邻隧道的作用效果案例分析

为有效防范填土深基坑变形过大对邻近地铁隧道造成的安全风险，变形控制是基坑支护设计应考虑的首要问题。以重庆吾悦广场邻近地铁隧道一侧的填土深基坑边坡为研究背景，提出注浆加固联合多桩分阶支挡的方案，该方案结构受力合理，变形控制能力强。根据现场注浆试验区的检测数据可知，加固后的土体抗剪强度和变形模量大幅提高。通过在有限元模型中调整土体参数，计算不注浆加固和注浆加固2种工况下多阶支护桩及隧道的位移和内力值，计算结果表明： 填土注浆加固能提高支护桩前后填土体的力学性质，增大土体的抗剪强度参数及土体水平抗力系数的比例系数，有效降低支护桩内力值、减少桩身长度及截面尺寸。结合建筑物退台方案设置多阶平台，增大了坡脚与坡顶之间的水平距离，降低了每阶边坡的土压力值。注浆与分阶2种措施对控制支护桩及隧道变形起到积极作用，能有效防范基坑边坡变形过大对地铁隧道及周围环境造成的安全风险。     

现浇混凝土综合管廊变形缝设置间距优化研究

为科学合理地确定综合管廊变形缝的间距,以合肥市高新区明珠大道段现浇混凝土综合管廊为工程背景,分标准段管廊和双标准段管廊2 种情况,变形缝设置间距分别为20、30、40 m,管廊上部覆土厚度分别为2. 5、3. 5、5 m,运用有限元软件Midas GTS NX 建立三维数值模型,计算得到现浇混凝土综合管廊正常使用阶段的应力和变形,分析综合管廊变形缝间距变化对结构受力变形的影响。通过理论分析和数值计算结果得出以下结论: 1)交通荷载对管廊结构受力和变形有显著影响; 2)综合管廊变形缝间距小于30 m 时,管廊结构变形变化不大,变形缝间距大于30 m 后,随着标准段长度的增加,管廊的变形有较明显的增大; 3)合肥典型地质条件下现浇混凝土综合管廊变形缝间距设置为30 m 时,管廊的应力和变形均远小于规范允许值,因此可以经过科学计算将变形缝间距设置为40 m。     

基于正交试验法的顶管端头土体加固效果评价

顶管始发与到达时的端头土体加固是隧道施工成败的关键。对现有的滑移失稳理论做出改进,得出了端头土体纵向加固厚度大于洞口高度时的稳定系数计算公式;使用三维有限元数值模拟,计算拔除洞口H型钢支护和机头穿越加固区后的端头土体地表沉降;最后采用正交试验法分析了纵向加固厚度、加固强度和上覆土厚度3种因素对端头土体加固效果影响的主次关系。结果表明： 覆土厚度和加固强度对端头土体地表最大沉降值影响并不显著,而加固厚度对其影响很大,增加端头土体的纵向加固厚度可有效减小地表最大沉降值;覆土厚度与端头土体稳定系数呈负相关,加固厚度和加固强度与端头土体稳定系数呈正相关。     

矿山法隧道与车站小角度斜接施工研究

为验证以色列红线轻轨东标段8号线矿山法隧道与Em Hamshavot车站12°斜接施工方案的可行性和安全性,利用三维有限元软件和刚度等效理论对车站接口、地下连续墙、不规则C型断面以及邻近4号路挡土墙的稳定性进行研究和分析,同时辅以监测数据进行校核。研究结果表明:有限元位移计算值小于实际监测值,实际监测值小于结构允许值;隧道开挖对挡土墙前排桩基影响较大,但其最大拉应力值仍小于其自身混凝土的抗拉强度;土体对墙梁的最大压应力为0.84 MPa,土体与墙梁间的剪应力最大值为0.29 MPa,超出二者粘结参数40 k Pa,其相互作用不能简单的由墙体或者土体自身来平衡,而是需要横支撑对其进行平衡;隧道开挖过程中,洞口处地下连续墙的压应力增值较大,但仍在混凝土自身抗压强度范围之内。墙梁的拉应力超出混凝土自身抗拉强度,但提供拉应力所需的钢筋量远小于墙梁实际配筋量。     

基于土力学剪应力理论的沥青路面开裂分析

以土力学剪应力理论为基础,对半刚性基层沥青路面结构开裂应力、裂缝间距和裂缝宽度的计算方法进行探讨,论述荷载与温度湿度的耦合作用;分析了材料抗拉强度、弹性模量、荷载水平应力、水平阻力系数、温度和湿度等因素对沥青路面开裂的影响;提出了材料的临界弹性模量的观点和高强度、低模量的选择原则,以及控制温差总量、限制超重车辆行驶等防止沥青路面开裂的建议与措施。     

基于强度折减法的掌子面稳定性上限分析

为了研究在强度折减法下的掌子面稳定性问题,基于极限分析上限定理,把切线法引入刚性块体的非线性破坏机制,同时结合强度折减理论,构建了掌子面安全系数上限解的目标函数。运用Matlab中的fmincon函数对目标函数进行优化,获得掌子面稳定安全系数的最小上限解,并研究了各参数对掌子面安全系数的影响。结果表明:隧道埋深越大其安全系数呈线性减小;随着土体容重的增加安全系数呈减小趋势。此外,掌子面的安全系数对非线性系数m的敏感性也不同,随着土体容重的增加,非线性系数m对掌子面稳定安全系数的影响减小。     

矩形断面综合管廊线缆舱通风阻力系数数值仿真研究

为探究城市综合管廊通风阻力影响因素和计算方法,通过调研综合管廊通风系统设计和交通隧道通风阻力的相关研究成果,得到综合管廊线缆舱单位长度通风阻力系数的计算公式。建立综合管廊线缆舱三维数值模型,利用ANSYS FLUENT软件并采用标准双方程模型对通风障碍物比例约为15%的综合管廊线缆舱室内部支架、线缆和热效应对通风的阻力影响进行模拟。分析得到： 1)相较于内部无支架、线缆的综合管廊线缆舱,有支架、线缆时对通风阻力影响极大; 2）随着通风风速的增大,综合管廊线缆舱通风阻力逐渐增大,而通风阻力系数减小,且逐渐趋于稳定; 3）进口空气温度、线缆发热及舱内温度产生的热效应对通风的阻力效应有一定的影响,且随着进风温度增大,通风阻力和通风阻力系数逐渐降低。