反应位移法在盾构隧道横向抗震分析中的应用

在系统介绍反应位移法原理和计算流程的基础上,结合具体工程进行了匀质圆环和接头圆环两种盾构隧道模型的反应位移法抗震分析,以期推动反应位移法的应用和揭示基于衬砌接头效应的盾构隧道动力反应。     

深埋双圆盾构隧道的横向地震响应特性研究

阐述反应位移法的基本原理和深埋双圆盾构隧道的地层荷载模式,并基于反应位移法和梁弹簧模型,对双圆盾构隧道仅受静载和静载与水平剪切地震荷载同时作用下结构的变形和内力等动力响应特性进行研究。分析表明:与对称静载作用下相比,在静载与地震荷载同时作用时,结构的变形和内力不再是对称的;弯矩和变形走势基本一致,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都有向洞内的位移和内侧受拉的弯矩,两洞各自上半圆的迎地层位移侧和下半圆的背地层位移的衬砌基本都具有相反方向的位移和弯矩,与中柱底部连接处的弯矩集中现象得到消除;衬砌的轴力不再是全部为受压值,而是出现大范围受拉的情况,且拉力值较大,中柱的压力值减小十分明显;与中柱连接处的剪力集中现象消除明显,远离中柱处的管片衬砌剪力绝对值增大明显。     

地铁盾构区间隧道抗震分析

我国对地铁区间隧道的抗震分析研究,长期以来多是采用等效静力法来模拟地震对区间隧道的作用,由于隧道结构与地层之间的特殊关系,这种分析结果与实际出入较大,未能真实反映区间隧道与地层的相互作用,文章结合国内外地铁区间隧道抗震研究及相关规定,提出地铁抗震验算方法,可为地铁抗震设计提供参考。     

地铁盾构隧道与矿山法隧道接口段抗震计算研究

为确保地裂缝条件下地铁盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口抗震设计满足要求,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,针对西安地铁5号线某区间盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口部位进行横向地震作用时程分析,并与横向地震作用的反应位移法结果进行对比,结合现有理论及规范,分析地铁隧道接口处的抗震性能及合理的计算方法,发现对于结构断面形式突变的地下结构,宜采用反应位移法进行强度及变形计算,同时采用时程分析法进行校核,明确了不同断面接口两侧隧道横向剪切刚度的差异是导致位移与变形差异的主要原因,同时提出减震层、管片柔性结构与弹性垫圈、变形缝以及加强钢筋与后浇环梁等抗震措施,在高烈度地区还可考虑将矿山法隧道设计为圆形或类圆形断面以提高整体抗震能力,研究结论可为类似工程提供参考。     

泥炭质软土地区盾构隧道抗震性能研究

文章采用ANSYS有限元分析软件,对土体与衬砌管片组成的耦合系统进行盾构隧道抗震三维有限元分析,其中考虑了土层的内摩擦角、内粘聚力。对不利于抗震的泥炭质土层采用多线性随动强化处理,使计算结果更加真实可靠。管片采用实体梁单元模拟,地震波选取汶川地震的地震动曲线。计算结果包括隧道周围土体的时程位移曲线、管片的轴力、剪力、弯矩等。最后从地震对盾构隧道的影响,对隧道抗震性能进行了初步评估,其结论可供昆明地区盾构隧道抗震设计参考。     

北京地铁盾构隧道设计施工要点

对北京地铁5号线首次采用盾构法修建地铁隧道的情况进行了介绍,针对北京特有的地质条件,通过盾构试验段工程对设计和施工进行了系统的研究。     

反应位移法在盾构隧道纵向抗震分析中的应用

盾构隧道纵向抗震分析反应位移法基于地震剪切波的简谐波假定,通过在盾构隧道轴向和横向平衡微分方程中施加强制地震变位项,并以等效抗拉压刚度和等效抗弯刚度模拟盾构隧道的接头效应,进而求出盾构隧道的最大轴力和最大弯矩.为推动反应位移法在盾构隧道纵向抗震分析中的应用,在系统论述盾构隧道纵向反应位移法的基本理论、计算流程之后,并用实例加以阐述.     

隧道抗震设计中反应位移法与时程分析法的对比分析北大核心

针对目前我国实行的《城市轨道交通结构抗震设计规范》,以西安地铁某号线为背景,基于盾构地铁区间隧道抗震设计方法—反应位移法与时程分析法的基本原理,对盾构地铁区间隧道进行了抗震分析。通过分析比较两种方法所得出的内力与关键节点水平位移,说明反应位移法和时程分析法在抗震设计中均具有适用性,两种分析方法可互相参考验证。     

考虑错台条件的盾构隧道抗震性能分析

研究目的:管片错台是盾构隧道最为常见的质量问题之一,管片错台直接影响管片的受力,从而影响隧道整体抗震性能,可见管片错台对盾构隧道抗震性能的影响值得关注.目前相关研究较少,缺乏合理考虑错台的方法.针对该问题,本文提出一种考虑错台的方法,并借助数值方法探讨盾构隧道管片错台量及错台部位对其地震响应的影响.研究结论:(1)结构...     

可液化地层叠落盾构隧道抗震分析及对策

饱和砂土地层的盾构隧道可能因液化影响产生变形及内力变化引起隧道破坏,地层液化对叠落隧道的影响可能因结构间的相互影响而加剧.基于工程实例,采用有限元分析软件Midas GTS建立三维模型,对可液化地层叠落隧道进行水平和竖向抗震动力时程分析,分析了液化地层在隧道不同位置以及不均匀分布情况对隧道的不同影响,对液化与非液化情况...     

隧道检修一体化机器人系统设计及关键技术分析

机器人作为一种能替代人工且能大幅度提高工作效率的创新技术,在隧道维护方面的应用倍受关注。近年来,研究者基于机器人系统开发了各种隧道检测设备,但难以同步实现隧道修复的功能。目前,我国运营隧道的检测与维修均是分开进行的,且维修过程仍以传统的人工维修为主,导致一些较为严重的隧道结构病害未及时修复而产生巨大安全隐患,同时检修与维修作业人员会长时间处于复杂、密闭的隧道环境中而不利于身体健康。基于此,本文提出一种隧道检修一体化机器人系统概念,并对该系统三维成像结构形式和技术、隧道检修优化方法进行分析,可解决隧道病害成像、修复定位、修复能力等关键检修问题。结合当前隧道机器人检测系统,设计了检修一体化机器人系统,为我国运营隧道的检修与维修方法提供新的思路。     

高速铁路站场接触网辅助设计关键技术研究与开发

高速铁路接触网设计分为站场和区间设计,而站场设计时线路错综复杂,比起区间设计更加困难.针对站场设计规则和接触网设计数据驱动约束,研究站场接触网数据驱动技术、线路识别关键技术,在.NET平台上用ObjectARX开发包进行二次开发,辅助设计人员进行接触网设计,解决线路识别、支柱布置、支柱对称、数据存储等关键问题.设计人员只需要简单的操作就能在短时间内完成以往耗费大量时间的工作,设计结果满足实际需求,提高了设计效率.     

基于混凝土弹塑性损伤本构模型的盾构管片受力分析

在混凝土弹塑性损伤本构模型的基础上,考虑盾构管片拼装块与连接螺栓的非连续性和拼装块之间的接触关系,建立三维非连续接触计算模型。以苏州某地铁盾构隧道工程为例,对盾构管片的受力状况进行模拟计算,并与惯用法模型和修正惯用法模型的计算结果进行对比分析。结果表明:盾构管片内拱顶K拼装块部分区域的损伤因子超过了损伤临界值,这些部位将产生明显可见的裂缝;盾构管片拱顶与拱底内侧的受拉区域均产生了塑性变形,拱顶K拼装块的塑性区深度达到截面宽度的55%;盾构管片最大内力组合在两侧拱腰管片的接头处;三维非连续接触计算模型可以更好地反应管片接头对内力的影响和管片混凝土材料的受力及变形特性;模型中盾构管片接头处接触单元的设置消除了其他模型中接头刚度差异对计算结果的影响,对盾构管片抗压刚度及抗弯刚度均会产生影响。     

大断面水下盾构隧道管片接头抗弯刚度及其对管片内力影响研究

以大断面水下铁路盾构隧道-狮子洋隧道工程为研究对象,运用有限元数值分析方法,并结合管片接头原型抗弯试验,研究环向管片接头抗弯刚度,并运用梁-弹簧模型进行接头抗弯刚度对整环管片结构内力影响的研究.结果表明:该隧道管片接头抗弯刚度的取值范围为50～700MN·m·rad-1,在相同轴力条件下,接头抗弯刚度会随接头弯矩的增加降低1个数量级左右;在相同接头弯矩条件下,接头抗弯刚度随轴力的增加而增大;接头抗弯刚度对管片轴力分布的影响微弱,对管片弯矩的影响显著;随接头抗弯刚度的增大,整环管片的弯矩分布趋于均匀;在抗弯刚度取值范围内,极值弯矩相差最大达80％左右,极值轴力最大减小5％左右,变形最大减小20％左右;基于接头抗弯刚度-弯矩-轴力的非线性关系改进的梁-弹簧模型,更能体现接头对整环管片受力的影响,也更适用于大断面盾构隧道管片内力的计算.     

渗流作用下盾构隧道施工过程中地表沉降预测研究

应用数值分析法研究了广州地铁一区间隧道盾构施工过程中渗流对地表沉降的影响。基于Peck横向地表沉降计算理论,将渗流产生的孔隙水压按隧道上覆土的重力归一化处理,且以理论计算所得沉降为标准,对考虑渗流作用的地表沉降进行归一化,提出了耦合渗流作用时最大地表沉降估算方法。与实测及理论计算结果对比分析表明,本文所建立的计算模型和地表沉降修正计算方法合理、有效。     

基于NSGA2遗传算法的地铁隧道上方基坑工程优化设计

为在有效控制基坑下覆地铁隧道竖向位移的情况下,尽可能地减小基坑工程造价,基于NSGA2遗传算法,以5个基坑工程控制下覆地铁隧道竖向位移的关键设计参数为优化设计变量、隧道最大竖向位移和工程造价中的可变值为优化目标,优化得到Pareto最优解集.结合专家打分-COWA算子-博弈论组合赋权法和TOPSIS法从Pareto最优...     

京张高铁清华园隧道南延施工方案研究

为了避免京张高铁清华园隧道下穿学院南路引起的下挖改造及征拆难题,提出了清华园隧道南延施工方案,从基坑支护设计、地铁13号线和学院南路保护措施、施工组织与工期等方面,对盾构和明挖法施工方案的优劣进行分析,从投资、风险、工期以及场地条件等方面进行综合对比。根据比选结果,采用了盾构法施工方案,并对方案的实际施工效果进行跟踪调查分析,证实了盾构法在隧道延长工程中的有效性及合理性。     

复杂山区铁路桥隧相连段工程设计对策探讨

山区铁路受复杂的工程地质条件限制,线路工程多以桥隧相接的形式通过大高差的地貌单元,工程中不可避免出现工程构筑物位于高陡边坡。置于高陡峡谷岸坡上的桥梁基础、隧道洞口等工程建筑物与工程边坡相互作用形成特殊的桥隧相连段的工程问题。本文针对不同坡度条件及工程形式分析了桥隧相连部位的工程连接形式及可能出现的工程问题,提出了相应的工程设计建议。     

盾构始发负环管片和反力架拆除时机的影响因素分析

采用FLAC3D软件,分别对北京地铁大兴线01标盾构始发工程和一般地铁盾构始发工程进行模拟,分析负环管片水平位移与拼装管片环数之间的关系,研究负环管片和反力架的拆除时机及其影响因素.结果表明:随着拼装管片环数的增加,负环管片水平位移的增加经历了初始增长、快速增长、缓慢增长和稳定4个阶段.在负环管片水平位移进入第4阶段时,负环管片和反力架不再承担盾构推力,此时是拆除负环管片和反力架的最佳时机;摩擦系数、隧道埋深和管片外径3个因素对负环管片水平位移的影响显著;随着摩擦系数、隧道埋深的增加,水平位移均逐渐减小,且影响程度逐渐减弱;随着管片外径的增加,水平位移逐渐减少,但影响程度逐渐增强.