大型沉管隧道管节接头刚度特性研究

沉管隧道管节接头具有调节沉管隧道受力性能以及适应隧道不均匀变形的功能,在隧道运营中起着非常重要的作用。文章以港珠澳沉管隧道管节接头为研究对象,建立了管节接头刚度的三维非线性有限元计算模型,对管节接头的受力变形特征进行了分析,分别得到了管节接头轴向压缩刚度、弯曲刚度与轴向压缩荷载、压缩弯矩之间的变化规律。结果表明:轴向压缩刚度随轴向压缩荷载增大而增大;轴向弯曲刚度随轴向荷载增大而增大,但在相同轴压下,弯曲刚度随弯矩增大而减小。此外,结合管节接头模型试验进一步研究了管节接头轴向压缩刚度和弯曲刚度的变化规律及影响因素,并对比分析了有限元计算结果与模型试验结果,模型试验得出的接头刚度变化规律与有限元模拟结果一致。研究得到的管节刚度对沉管隧道整体计算研究具有重要参考意义。     

港珠澳大桥沉管隧道管节预制厂选址研究

文章主要介绍了港珠澳大桥工程概况和沉管隧道管节预制厂的选址过程。港珠澳大桥沉管隧道管节预制厂可供选择的场地有广州南沙龙穴岛及伶仃洋桂山岛。根据沉管隧道预制厂的概况、生产流程,及其对港珠澳大桥项目的重要性,明确了选址需要考虑的因素;通过对比和分析南沙龙穴岛与伶仃洋桂山岛的地理位置及交通情况,以及地质与岩土工程方面存在的问题,本着工程安全为最重要因素的思路,选择了伶仃洋桂山岛作为港珠澳大桥沉管隧道管节预制厂厂址。     

钢壳混凝土沉管隧道管节结构热量传递规律试验研究

为了解钢壳混凝土组合结构的耐火性能,进而为其结构设计、防火保护提供依据,利用自主研发的多功能大型耐火试验炉,在不同防火保护方案下,进行局部全尺寸构件耐火试验,研究钢壳混凝土沉管隧道管节结构在火灾高温下的热量传递规律。结果表明,火灾中防火板对管节结构有明显保护作用,无防火板保护情况下构件竖向位置出现明显的混凝土脱空现象;防火板背火面测点温度值均随炉膛温度变化呈现规律性变化,但两者并不完全同步,防火板背火面测点温度变化滞后于炉膛温度变化;火灾高温下管节结构的温度影响深度达到距离底板上表面约550 mm,混凝土断面热量传递高度约400 mm。     

越江沉管隧道管段及接头防水

文章阐述了对沉管隧道接头防水和管段本体防水应各自具有双重防水性能的有关技术以及外防水结构形式的一些看法,并对GINA外止水带的几种不同形式提出了个人观点,可供国内同行们参考.     

沉管隧道节段接头剪力空间分布规律研究

为研究沉管隧道节段接头剪力键剪力沿纵向与横向的空间分布规律,文章以地基差异沉降作为试验控制变量,在沉降试验平台上进行了1∶4.69的大比尺沉管节段接头模型试验。同时,在考虑剪力键橡胶垫双线性材料特性及与沉管节段之间、节段与土体之间接触效应的情况下,开展了沉管隧道节段的足尺三维数值模拟。通过模型试验结果与数值模拟结果的对比分析,表明:节段接头剪力键横向剪力分布存在不均衡性,单纯按剪力键榫与剪力键槽接触面积或平均分配接头剪力的设计方法存在一定缺陷;沉管隧道节段接头剪力沿纵向均呈开口向上的二次曲线左半部分的形态进行传递,但随着差异沉降的增大,剪力的衰减速率也在增大;纵向差异沉降时,节段接头剪力影响范围为3个节段;横向差异沉降时,节段接头剪力影响范围为4个节段。相关研究方法与成果可以为沉管隧道接头研究及剪力键设计提供参考与依据。     

沉管隧道管段接头防水研究--数值模拟分析

从沉管隧道施工的特点可知,管段与管段之间的接头防水十分重要,若接头之间水密性不能得到保证,会危害整条隧道的安全使用.文章通过沉管隧道管段接头首道防线,也是最重要防线的GINA止水带的数值模拟研究,对GINA止水带不同压缩量下的防水能力、压缩剪切情况下的防水能力及耐久性等情况进行了模拟、计算、分析.望对今后类似的大型沉管隧道管段接头的设计、施工有所帮助.     

沉管隧道的进展

对沉管隧道的国内外发展情况、结构形式、防水技术、地基处理技术及其优点等几方面进行了回顾和介绍。     

沉管隧道测量技术

文章针对大型曲线沉管隧道的特点,论述了曲线沉管隧道的平面及高程控制测量、管段特征点标定测量、管段沉放测量,以及管内测量的方法,并给出了相应的计算公式.     

沉管隧道地震响应分析

文章采用田村重四郎和冈本舜三提出的沉埋隧道地震响应分析的数学模型,对南京长江越江隧道(沉管段)方案进行了地震响应的纵向受力分析。分析中采用了隧址处100年超越概率为2%的人工合成地震加速度,考虑了不同管段的联结方式和不同的计算参数,对初步设计中沉管段结构的安全性进行了论证,所提供的数据曾为设计单位所采纳[1]。     

沉管隧道的一种最终接头形式及施工方法

最终接头是整个沉管隧道中的关键工序之一,干地施工法是最常用的一种最终接头施工方法.结合嘉兴电厂二期取水工程的具体特点,首次采用接头井的形式实现最终接头的干地施工.工程实践表明,结构的强度、刚度、稳定性、水密性均满足干地施工要求,大大降低了最终接头的施工风险,确保了施工质量.     

考虑地基刚度不均匀影响的沉管隧道接头变形分析

沉管隧道接头是整个结构中最薄弱的环节,其刚度及变形特征对结构安全至关重要。当隧道下卧地层刚度不均匀时,接头变形将更加复杂,因此有必要对沉管隧道在不均匀地层条件下的接头特性进行深入分析。文章基于某沉管隧道工程,建立了三维精细化有限元模型,进行沉管隧道接头部件分析计算,对钢剪切键及混凝土剪切键的力学特性进行了深入研究,得到其剪切刚度取值。之后利用上述研究成果,建立三维壳-弹簧沉管管节模型,对隧道整体变形情况进行分析。考虑地基的不均匀性,进行多工况计算,分析沉管隧道接缝变形情况,验证接头结构的可靠性。     

沉管隧道节段接头剪力键受力阶段与沉降控制标准研究

当沉管隧道节段下部的地基由于荷载或地层因素产生差异沉降时,剪力键是抵制节段接头张开与扭转的主要受力构件,也是接头防水的重要结构保证。文章在1∶4.69大比尺模型试验和有限元三维数值模拟中,将差异沉降作为可变荷载,对地基差异沉降下的沉管隧道节段接头剪力键受力规律进行了研究。试验及分析结果表明:在纵向与横向差异沉降下,沉管隧道节段接头剪力键的受力过程可以分为三个阶段。第一阶段为剪力键榫与剪力键槽间的缝隙及橡胶垫初步压缩阶段,应力增长速率较低;第二阶段为剪力键充分受力阶段,应力增长速率较高,当差异沉降达到一定量值后,节段接头会通过局部挤压或摩擦的方式帮助剪力键受力;第三阶段,剪力键进入屈服状态,此时剪力键仍能够继续受力,但已有微裂纹产生。根据剪力键在正常使用极限状态下的剪力值,所确定的沉管隧道节段允许纵向与横向差异沉降值分别为11.5 mm和11.1 mm。建议在沉管隧道沉放完成后,保留部分顶、底板位置的拉索,以提高节段接头剪力键的结构安全。     

上海外环沉管隧道设计(十一) --管段接头设计

介绍上海外环沉管隧道管段间柔性接头构造特点以及最终接头的设计思路和方法,重点对管段接头预应力钢拉索的设计、试验和安装方法进行论述,希望能为今后同类型隧道的设计施工提供有益的借鉴。     

沉管隧道结构构件耐火试验研究

依托国家科技支撑计划项目,自行设计建立了高温烧蚀试验平台,并针对沉管隧道特点,通过采用C50混凝土制备的局部1∶1结构试验构件,以及不同的耐火保护技术(防火板与防火涂料)和不同的耐火保护方案进行了构件的高温烧蚀试验。文章通过试验分析,得出了在满足HC或RABT升温曲线条件下,适于受火2 h的混凝土结构的耐火保护技术方案,同时还针对实际工程提出了实用性的建议。     

沉管隧道基础处理方法研究分析

为了给沉管隧道基础处理方法的选择提供相应的参考信息,文章调研了国内外沉管隧道基础施工技术和应用效果,并结合基础处理的方法和特点,从技术、经济、风险、工期等方面综合研究分析了沉管隧道采用先铺法和后铺法进行基础处理的优缺点。通过深入分析研究国内外工程实例,针对相应的施工环境和沉管结构等指标,提出了不同地质和工况等条件下选取基础处理方法的原则,并进一步提出了清淤装备开发的必要性。研究结果对沉管隧道工程设计与施工具有一定的借鉴意义。     

沉管隧道的勘察方法

以仑头-生物岛隧道工程和生物岛-大学城隧道工程的勘察工作为基础,并通过研读国内外沉管隧道的勘察方法,再结合国内相关规范的规定,总结出了沉管隧道的勘察方法,包括资料收集、工程地质勘察和水文勘察,并详细阐述了每种勘察方法的内容和要点以及基本规定.     

大型沉管隧道模型试验相似材料研究

为研究沉管隧道在不均匀沉降及不均匀荷载作用下的节段接头作用机理,参考试验平台尺寸确定了试验模型相似比,根据相似定理推导了相似判据。采用高水灰比、高砂率并选取低标号水泥、低弹模骨料、膨润土、聚丙烯纤维、粉煤灰等材料制成相似材料混合料,经试配试验最后确定相似材料混合料配合比。应用万能压力机、应变仪、引伸计等对试件强度与弹性模量进行了力学测试。配合比试验研究表明,通过调节膨润土的掺量,能够配制出弹模低于10 GPa,而强度高于8 MPa的相似材料混凝土。所配制的相似材料混凝土的力学性能稳定,与普通混凝土的力学性质相似,满足试验要求。     

大型沉管隧道管段沉放施工技术

以上海外环沉管隧道管段沉放对接为例,介绍"双三角形"布置锚缆管段平面定位和双浮箱四点竖向吊沉系统及设备,简述管段沉放对接工艺流程及测量定位技术,最后分析管段沉放对接施工过程中遇到的问题.     

长大深埋节段式沉管隧道节段接头构造方案比选

文章以长大深埋节段式沉管隧道工程为背景,根据不同的防水体系及剪力键布置形式,提出并探讨了六种可行的节段接头构造方案,经设计、施工及运营养护等方面的综合比选,认为"内侧(背水侧)OMEGA止水带+中埋可注浆式止水带双道防水系统/外侧(迎水侧)剪力键"的节段接头构造方案更具有优势。在实际工程应用中应根据具体工程情况予以选用。     

天津海河沉管隧道岸壁保护方案研究

沉管隧道沉放前所进行的基槽浚挖往往会对护岸结构、防汛设施及临近建(构)筑物的安全构成影响。因此,岸壁保护已成为沉管隧道设计关键技术之一。介绍了沉管隧道岸壁保护结构常用的结构形式以及国内外典型岸壁保护结构的设计经验。根据天津滨海新区海河沉管隧道的地质及场地特点,通过比较分析,建议采用格构式地下连续墙和搅拌桩重力式挡墙相结合的岸壁保护方案。