基于综合赋权的公路隧道健康诊断方法研究

考虑到公路隧道病害的多样性、实时性与不确定性,以乘积标度为主观赋权方法,以基于熵与最大熵原理的熵权法作为客观赋权方法,提出一种改进的主客观综合权重分析方法——综合赋权法。该方法既考虑专家经验及病害作用机理等主观因素的影响,又以数学熵的方法根据现场实测数据进行客观赋权,并将其加权平均得到隧道各病害指标权重。将该方法应用到山王庙隧道与六甲洞隧道中,其评价结果与单独利用乘积标度法及熵权法确定的评价结果对比,具有较好的一致性。当主观权重与客观权重诊断结果差距较大时,该方法可起到数值优化作用,使诊断结果更倾向于隧道真实情况。     

公路沉管隧道的发展及其关键技术

为使隧道工程建设者们对沉管隧道工法的历史、关键技术及发展等有更全面的认识与了解,便于作出较科学合理的判断,按照建设时序、地域和主要技术特点等因素对世界范围内既有的公路沉管隧道事例进行分析梳理,总结出目前沉管隧道所历经的3个主要发展阶段及其典型技术特征,并对公路沉管隧道的纵断面、结构横断面、地基基础及隧道接头等关键技术进行探讨与归纳。最后,以我国在建的超大型港珠澳沉管隧道工程为例,分析了我国外海首座公路沉管隧道设计中的关键技术问题及其解决对策,可为我国公路水下隧道的方案制订及设计研究提供有益借鉴。     

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下： 1）运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm; 2）设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能; 3）运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。     

冲击映像法在沉管隧道基础灌砂监测中的应用

在沉管隧道工程中,采用无损检测技术对基础灌砂施工效果实施实时、经济、有效的监测,是施工监测必须要解决的难题。本文结合南昌红谷隧道监测实例,系统地介绍了冲击映像法在基础灌砂施工中的应用情况,包括测线布设、数据采集、分析与评定方法、监测结果以及相关的结论与施工建议。监测结果表明： 冲击映像法能够对基础灌砂效果进行实时有效地评判,是一种新的基础灌砂施工监测与灌砂效果评价方法。     

沉管隧道管节预制方法综述

沉管隧道工法是水下隧道建设的主要工法之一.文中对混凝土沉管管节预制的几种主要方法进行了简单介绍,总结了各自特点,并介绍了采用各种方法的典型工程案例.     

红谷沉管隧道管节大体积混凝土温控与防裂技术

红谷双向6车道沉管隧道管节具有横断面尺寸大且结构形式复杂、一次浇筑混凝土体量大、内外温差及温度应力大和防渗抗裂性能要求高的特点。针对这些特点首先通过水化放热性能试验和小圆环开裂试验优选了胶凝材料体系,进而通过力学性能、耐久性能及抗渗性能试验确定了低热低收缩的混凝土配合比,然后开展现浇试块和管段的温度测试,分析大体积混凝土内温度变化规律和冷却水管的降温作用,并结合温控测试与信息化施工技术指导了后续管段预制中冷却水管的布置及相关温控防裂措施的动态部署。最后结合试验分析结果与现场施工环境,形成了管节混凝土入模温度控制、分段分次分节浇筑和快插慢拔捣固工艺、循环冷却水管通水时间和管节拆模时间控制、管节各部位针对性养护措施等贯穿管节预制全过程的防裂技术,确保了沉管管节大体积混凝土的防裂抗渗性能。     

内河中游南昌红谷沉管隧道施工关键技术

南昌红谷隧道过江段采用沉管法施工,隧址位于赣江中游,流速和水位落差大。为解决两岸大型围堰填筑、异地双干坞管节预制、复杂河道水文条件下管节浮运、对接以及管节基础处理效果检测等方面存在的施工难题,采用“充砂长管袋+塑性混凝土墙+钢筋混凝土墙”的组合结构与堰内基坑钢管堵头桩“干割除”方法,实现围堰快速施工和防渗抗洪的要求;通过混凝土配合比设计、浇筑、养护、温控技术以及管节预制关键设备选型和大型钢模整体转场的施工方法确保管节制作的质量和速度;采用江河中大流速下管节浮运的专用装置、合理的管节拖轮浮运船舶编队方法和多功能GPS-RTK综合监测系统,确保超长距离管节浮运安全;采用可视化监测、水下探摸和管节接头水密控制技术,实现高水差下管节准确对接;采用冲击映像法和潜水员探摸相结合的方法,对沉管基础灌砂效果进行实时监测与综合评价。实践表明,红谷隧道施工形成的一系列新工艺与新技术,能有效解决施工中的难题、降低安全质量风险、缩短工期、节约成本,并对今后的沉管隧道工程具有借鉴意义和推动作用。     

大型内河沉管隧道基础灌砂模型试验及效果检测技术研究

对某大型内河沉管隧道基础灌砂足尺模型试验进行详细阐述,应用冲击映像法、全波场无损检测法相结合的方式对试验模型中不同工况下灌砂前、灌砂过程中以及灌砂后的效果进行测试,对模型试验中不同工况下各项测试数据及结果进行系统分析,对沉管隧道基础灌砂工艺与灌砂效果进行评价。此外,介绍该大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场监测内容及具体实施方法,基于先期施工各管段基础灌砂现场监测、潜水探摸及管段后续沉降监测结果,对大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场检测及处理技术进行系统的研究。主要研究结论如下： 1）冲击映像法可以监测砂积盘的生成及发展过程,可以较准确地判断灌砂填充状况和快速检测混凝土底板下部灌砂填充状态,是沉管隧道基础灌砂效果评价的有力手段,是动态把握灌砂过程、实时追踪施工过程的砂液变化的有力手段。2）已施工管段现场沉降量观测结果显示,沉管隧道E1-E6各管段已灌砂基础的承载力均满足设计要求,证明冲击映像法可以作为沉管隧道基础灌砂检测评定方法。     

沉管隧道管段浮运中的水流阻力性能及其在回旋区转体的流速流场模拟分析

南昌红谷隧道沉管浮运过程存在2个关键的风险控制点,分别为浮运过南昌大桥及回旋区转体,在这2处水流流向及流速复杂,浮运施工风险非常高。为校核浮运方案的合理性,需对管段浮运过程中水流阻力性能进行分析,以保证浮运安全。基于Fluent和MIKE流体计算软件,通过数值模拟的方法对沉管管段在2个关键风险控制点中所受水流阻力进行分析。对于管段浮运过南昌大桥过程,得到了管段所受水流阻力大小及其变化情况; 对于回旋区转体过程,先对水阻力系数Cw进行率定使其适用于本工程,再通过数值模拟得到不同水文条件下的回旋区流场,两者结合得到管段所受水流阻力大小。以期为复杂边界条件下管段水流阻力计算提供一套方法,计算结果为隧道管段浮运方案的制定提供参考。     

沉管隧道工程技术的发展

沉管隧道工法为水下隧道建设的主要工法之一,其关键工序包括管节预制、浮运、沉放对接和基础处理等。近几十年来建成的大型混凝土沉管隧道工程,进一步发展并突破高水压、复杂水流和复杂地质条件的工程技术,能够跨越更深和更宽阔的河口、海峡水道。结合具代表性沉管隧道工程,包括Maas隧道、香港地铁过海隧道、Tuas电缆隧道、Oresund海峡隧道、Busan隧道和Bosphorus海峡隧道,着重讨论管节预制、管节防水、干坞系统和基础处理等方面的技术发展。     

沉管隧道接头在压-扭-剪组合条件下的力学性能分析

接头是沉管隧道中最薄弱并且非常关键的部位,其力学性能直接影响整条沉管隧道的安全性与水密性。目前研究仅限于沉管接头的压缩、压弯和压剪等简单荷载工况,未对组合工况如压-扭-剪工况进行过研究。以红谷隧道工程为背景,基于三维精细化建模技术,通过有限元软件ABAQUS建立了表征沉管隧道接头性能的力学模型,并考虑不同材料的非线性本构模型,开展了沉管隧道接头在压-扭-剪组合条件下的力学性能模拟研究,并与压-剪组合条件下的力学性能进行对比了分析。通过数值模拟计算揭示了沉管接头GINA橡胶止水带超弹性材料的特性及水密性,并得到了接头在压-扭-剪组合条件下的水平荷载-位移曲线,从而获得了接头的扭剪刚度和极限承载力,表明接头在压-扭-剪工况下的抗剪强度比压-剪工况下的抗剪强度小。同时,对混凝土及钢剪力键进行局部分析,得到其在压-扭-剪组合条件下的受力特性,并预测了剪力键可能的破坏模式。研究结果可为今后沉管隧道接头设计提供参考。     

沉管隧道干坞基坑格形连续墙支护方案评价及其影响因素

为明确沉管隧道干坞深大基坑开挖格形连续墙的力学响应特征,以典型工程实例为依托,借助有限元软件建立基坑开挖支护的三维计算模型,揭示格形连续墙的力学特性,开展方案评价及优化,探索格形连续墙变形对不同影响因素的敏感性。研究结果表明： 1）实例基坑2种支护形式衔接处位移存在明显的突变,有必要对原有支护方案衔接位置局部加强; 2）格形连续墙阳角两侧均向坑内移动,导致盖板阳角处出现了明显应力集中,诱发结构局部开裂且发展,存在渐进破坏的趋势; 3）对应力集中的局部区域,增加预埋受拉钢筋,以抑制裂缝的形成与扩展; 4）格形连续墙变形受盖板厚度的影响较为明显,但受墙内搅拌桩加固范围的影响很细微; 5）随墙间连接接头刚度的折减,格形连续墙围护结构整体空间刚度减小,位移逐渐增大,当刚度减小到一定程度时趋于稳定。     

基于改进梁—弹簧模型的沉管隧道反应位移法研究

反应位移法在沉管隧道纵向动力响应分析中得到广泛运用,而在具体工程分析中,传统反应位移法存在隧道截面几何特性不能良好体现,管节接头模拟不精确等问题.基于以上不足提出了改进梁—弹簧模型,并以广州如意坊沉管隧道工程为背景,开展了沉管隧道反应位移法抗震分析,同时与传统梁—弹簧模型进行对比研究.结果 表明:改进后的梁—弹簧模型满...     

层次权重决策分析法在浅埋隧道开挖方法选择中的应用

以浅埋公路隧道为研究对象,利用层次权重决策分析法对正台阶环形开挖法、双侧壁导坑法、交叉中隔墙法和中隔墙法等隧道施工工法进行对比分析,得出交叉中隔墙法能很好地控制地表沉降。结合FLAC3D软件,模拟交叉中隔墙法、正台阶环形开挖法施工后地表沉降,通过对比工程实际分析验证层次权重决策分析法。结果表明,层次权重决策分析法是选择开挖方法行之有效的方法,能为浅埋隧道施工方法的选择提供参考。     

六甲洞隧道健康状态的模糊综合评价

结合清连线六甲洞隧道的病害调查和检测数据,建立了一种隧道健康状态的综合评价模型。该模型采用层次分析法构造了隧道病害评价指标体系,根据各层因素对隧道病害等级的隶属度,综合考虑了各因素的综合作用,可以定量地评价隧道的健康状态,可操作性强。     

基于中智理论的公路隧道健康状态评价方法研究

由于公路隧道结构十分复杂,具有不确定性,只有充分考虑各种不确定因素才能合理评价公路隧道的健康状态。通过引入中智理论,考虑每个结构的不确定性,采用中智余弦相似度量和正切相似度量,提出一种基于中智理论的公路隧道健康状态评价方法。最后,通过对10个样本的实际评价等级与文中方法的评价结果相比较,结果表明：基于中智理论的公路隧道健康状态评价方法所得评价结果与实际评价等级相符,该方法有助于解决结构中的不确定性且更加简单实用,拓展了公路隧道健康状态的评价体系。     

多指标综合评价中确定指标权重的一种方法

针对目前多指标权重确定的问题,受TOPSIS算法思想的启发,提出了一种新的客观赋权法,并且与之将专家打分法相结合,兼顾了各指标的离散度和重要度,使得赋权更合理、符合实际。