地铁道床与管片剥离病害发生原因的数值模拟分析

基于成都地铁发生道床与管片剥离病害较为严重的现象,文中应用ABAQUS建立三维动力模型,研究道床与管片间发生剥离病害的主要原因。研究发现,道床与管片间的黏结力和管片壁后注浆的密实度(刚度)对减小甚至避免发生道床与管片间剥离病害具有明显的控制作用。在现有车致动荷载作用下,当道床与管片间的黏结强度大于0.3 MPa以上,或管片壁后注浆层达到1.5 MPa以上时,均不会发生道床与管片间剥离病害。     

盾构法施工荷载对小半径曲线隧道管片防水性能的影响研究

为探究小半径曲线盾构隧道施工过程中施工荷载对管片防水性能的影响,依托深圳国际会展中心配套市政项目盾构段,选取油缸推力和螺栓预紧力作为主要施工荷载,采用ANSYS建立管片结构模型和弹性密封垫模型,对施工荷载下管片的张开量以及相应张开量下的管片防水性能进行研究,得到施工荷载对管片防水性能的影响。研究结果表明： 1）油缸推力对环缝影响较大,会加大环缝张开量,但对纵缝影响较小; 2）管片间弹性密封垫的防水性能随管片张开量的增加先增大后减小,在张开量为2 mm以及大于6 mm时存在渗水风险; 3）以张开量2 mm为计算控制标准,油缸推力使直线段管片防水性能下降8%,曲线段下降15%; 4）增大螺栓预紧力能略微提高直线段管片的防水性能,但对曲线段管片的防水性能无影响,曲线段整体防水性能较差。     

地铁列车振动荷载作用下隧道底部土层孔隙水压力及变形特性研究

为研究地铁列车振动荷载长期作用下隧道底部土层的孔隙水压力及变形特性,以北京地铁7号线2期（东延）工程为背景,利用ADINA有限元计算平台建立典型隧道区间断面的有效应力分析模型,进行上限速度行车荷载作用下饱和场地土层-隧道体系水土耦合动力响应分析,研究典型位置处孔隙水压力时程变化规律,并预测地铁振动荷载作用下引起的沉降量。同时,对北京地铁7号线粉细砂进行土工室内试验,进一步研究隧道底部土层在地铁行车荷载作用下的孔隙水压力及竖向变形发展规律。结果表明： 1）在长期列车振动荷载作用下,隧道底部土层孔隙水压力逐渐增大,且增大值随土层深度的增加而减小; 2）土体的累积超孔隙水压力比和累积应变量随着荷载幅值的增加而增大; 3）与非均等固结条件相比,均等固结条件下的超孔隙水压力比较大,但累计应变量小; 4）列车振动引起的超孔隙水压力和应变均较小,超孔隙水压力在列车停运期间足以消散完毕。     

基坑贴近地铁盾构隧道的实施方案研究及变形影响分析

围绕地铁盾构隧道周边基坑开挖引起隧道的变形开展研究,结合工程实例,采用有限元分析软件PLAXIS,分析了不同加固条件下基坑与隧道的变形,并针对盾构隧道洞外土体加固与洞内堆载等辅助保护措施进行分析论证,从而选择经济、安全的施工方案,为解决实际工程问题提供了依据。     

地震荷载作用下黄土区地铁隧道动力特性研究

采用数值分析方法模拟典型的地震波作用下,黄土地区地铁隧道的动力反应,分析其加速度、动应力及动应变等随时间的变化特征。所得结论显示在典型的EL Centro地震波及不同超越概率的西安人工波的作用下,地铁隧道的加速度时程曲线与其激发的地震波加速度时程曲线线形一致且在反应期初的加速度较大;在大震作用下地下结构周围土体的变形会对结构的变形产生一定的影响;应力分析的结果表示剪切应力对结构的设计起到了一定的控制作用。     

盾构管片纵向接缝位置对结构内力和变形的影响分析

根据盾构隧道管片衬砌之间的连接特性、衬砌结构与土层之间的相互作用性质，提出了基于弹性地基理论的盾构隧道管片衬砌结构的梁-弹性铰-地基系统模型，并研制了相应的有限元分析程序FHEF，该模型能直接计算出盾构隧道管片衬砌结枸的轴力、剪力、弯矩和变形，将计算结果直接用于工程设计。依据二维计算模型，就盾构隧道管片衬砌结构纵向接缝不同位置对衬砌结构的内力影响进行了详细计算分析，计算结果表明，纵向接缝的不同位置对结构的内力和变形不容忽视，工程设计时应从结构设计和防水设计等多个角度来确定纵向接缝的设置，从而指导工程实践。     

列车振动荷载作用下交叠隧道衬砌结构响应特性分析

以某交叠隧道为背景,通过有限元分析理论与数值计算方法建立三维模型,研究了双向列车通过时其振动对隧道结构的影响。分析表明：拱底中央受列车振动荷载影响最大,结构满足安全性要求;土压静载仍为结构设计的控制因素。     

地铁盾构通用环管片楔形量计算方法研究

通用环管片通过有序旋转拼装形成地铁盾构隧道,而管片楔形量的变化将影响通用环管片线路拟合及施工纠偏的能力。为明确地铁盾构通用环管片楔形量的计算方法,对计算管片楔形量的类似通缝、紧邻交错、非对称间隔交错和对称间隔交错4种计算方法进行详细介绍与比较,然后结合天津市滨海新区轨道交通Z2线工程,系统分析几种楔形量计算方法的线路高程拟合情况和不同楔形量通用管片对整个典型区间的拟合情况,最后提出地铁盾构通用环管片楔形量的多层次控制设计流程。研究结果表明： 对称间隔交错计算方法更适用于初步计算通用环管片楔形量,并且将最小曲线半径折减50~100 m能够更快地确定初步设计的楔形量,同时有必要对管片进行设计排版来验证计算得到的管片楔形量是否满足控制要求,并且在验算时线路高程拟合偏差是一项重要的控制因素。     

荷载横向作用位置对偏心荷载分解法影响分析

为改善单箱单室薄壁箱形梁在横向任意荷载作用下偏心荷载分解法的局限性,基于控制变量原则,设计了不同横向荷载作用位置(e=αb)下偏心荷载分解法的影响参数:箱形梁宽跨比b/L、高跨比H/L、高宽比H/b、顶板厚度与腹板厚度比to/tw,利用Abaqus有限元软件建立不同参数下的有限元模型,分析了上述因素对偏心荷载分解法的影响。结果表明:箱形梁宽跨比b/L、高跨比H/L、高宽比H/b对偏心荷载分解法的影响可以忽略不计,顶板厚度与腹板厚度比to/tw对偏心荷载分解法起主要影响,反对称荷载系数k随着顶板厚度与腹板厚度比to/tw的增大而减小。提出了考虑顶板厚度与腹板厚度比to/tw影响的反对称荷载系数k与偏心距系数α之间的简化计算方法,解决了荷载横向作用位置对偏心荷载分解法的影响,有助于箱形梁空间效应理论的广泛应用。     

基坑开挖对邻近地铁隧道的影响研究

随着城市建设的发展,城市轨道交通网络逐渐完善,地铁隧道在其正常运营阶段不可避免地要受到各种新建工程活动的影响,其中包括基坑工程。文中以上海地铁二号线南侧越洋广场项目基坑工程为背景,采用三维快速拉格朗日法,对基坑开挖过程进行数值模拟,结果表明,在基坑开挖过程中,基坑周围土体变形以竖向位移为主,地铁隧道的变形以水平位移为主。同时,对基坑底部土体进行预加固措施,可明显减小基坑开挖对地铁隧道的影响。     

列车荷载对衡重式挡土墙土压力及稳定性影响研究

利用FLAC-3D建立起三维有限差分衡重式挡土墙模型,研究分析了在墙后填土自重荷载和列车动荷载作用下,挡土墙墙背土压力变化规律,并分析了挡土墙水平作用力、抗滑和抗倾覆稳定系数随车速的变化规律。结果表明:荷载对挡土墙的影响主要集中在上墙的中下部,车速对水平土压力作用点位置以及挡土墙稳定性影响不大。     

地铁列车振动荷载引起的隧道动力响应分析

已开通运营地铁工程长期承受地铁列车振动荷载的影响,会造成地表不均匀沉降,管片结构附加应力增大,地表振动频率过大易出现城市环境振动污染,影响居民正常生活。以某运营城际铁路为工程依托,采用人工数定激振力函数模拟地铁列车振动荷载,建立了地铁列车振动荷载下隧道动力响应分析模型,对隧道管片结构弯矩及上部地层竖向位移进行监测分析,将地表竖向位移振动加速度换算为等效声级,结合城市环境振动标准,可知列车行驶过程中,地表振动环境污染符合城市环境振动标准规定的限值。     

快速运营对地铁隧道温度的影响

当地铁隧道中列车以140km／h速度快速运行时，会在隧道中产生空气动力学效应和温度效应。文中分析地铁列车在快速运营条件下会向隧道中散发更多热量，并对与隧道温度变化的有关隧道设计参数方面的问题进行讨论。     

长大坡度地段有砟轨道道床阻力分布及影响研究

针对在长大坡道地段有砟轨道道床阻力及线路稳定性问题,通过离散元法模拟了 Ⅲ型混凝土轨枕在无动荷载时不同坡度下有砟道床的阻力值,以道床阻力精确值为媒介导入有限元中,施加温度荷载对轨排结构稳定性进行分析.研究表明:受轨枕与道床间正压力减小及道床整体性减弱影响,随坡度不断增大,道床纵、横向阻力明显减小;道床阻力对轨枕横向位移...     

支承层开裂对双块式无砟轨道的影响分析

建立了包括钢轨、扣件、道床板、支承层、基床表层和基床底层在内的实体有限元模型。对不同支承层弹性模量时列车荷载作用下的轨道各部件位移和应力进行了分析,分析表明,为确保道床板和基床受力均匀,应采用较低弹性模量的支承层。     

轴重和胎压对车轮动荷载的影响

为研究重型运输车辆对路面作用的动荷载,建立车辆动力学模型,模型中将簧上质量处理为空载簧上质量与装载质量,将轮胎刚度表示为轴重和胎压的函数。研究了轴重和胎压对车辆动荷载的影响。结果发现,车轮动荷载随着轴重和胎压的增加而增加;动载系数随着胎压的增加而增加,但随着轴重的增加而减小;胎压越高,车轮动载随轴重增加速度越快;仅仅采用轴重不足以评价重载高压车辆对路面的破坏作用,在治理超载的同时也应进一步治理超压：空载车辆对路面的冲击作用较大,不能忽视空载车辆对路面的破坏作用;实际高速运行车辆对路面施加较大的附加动荷载,现有《公路沥青路面设计规范》没有考虑附加动荷载是引起路面结构发生早期破坏的原因之一。     

地铁易维修板式无砟轨道填充层材料工作性能研究

通过标准单元试验测试填充材料的基本物理及力学性能、室内疲劳试验测试该材料填充层的实际受载情况和长期耐久性能,分析研究材料的工作性能和长期耐久性能以及填充层之间的黏结性能。研究表明:选用的自密实聚合物水泥砂浆具有快硬、流动性好等特性,且分层填充后层间黏结性能较好,满足地铁有效天窗时间内填充层修复的施工性能;在最不利疲劳荷载作用下,填充层结构整体稳定性较好,多次填充时填充层黏结面及其与减振垫接触面的应力状态分析是检算该类轨道结构安全性的关键,填充层结合面的最大拉应力远小于其承载能力。     

无砟轨道聚氨酯碎石防排水型基床动力响应研究

提出了一种适用多雨地区聚氨酯碎石防排水型基床结构,并对结构的渗透系数以及力学特性开展试验,最后建立有限元模型对普通基床和聚氨酯碎石强化基床的动力响应特性进行深入分析,得出以下结论:渗透系数随着聚氨酯的掺量逐渐减少,聚氨酯掺量8%时,渗透系数小于10-4cm/s,满足高速铁路防渗要求; 80℃高温下聚氨酯抗压强度、回弹模量分别衰减58. 02%,41. 70%,浸水以及自然状态下衰减较小;铺设聚氨酯碎石后动力响应与普通基床结构类似,但聚氨酯碎石具有良好的减振特性,能够进一步减弱基床的振动响应;为减少铺设聚氨酯碎石强化层后基床建造的经济成本,聚氨酯碎石的经济合理厚度宜控制在5～8 cm。     

城市轨道交通地下线整体道床设计相关问题探讨

根据广州地铁设计与运营的情况,建立了地下线整体道床有限元分析模型,探讨了整体道床钢筋网设置方式、非盾构地段隧道结构与整体道床连接设计、轨枕、排水方式等的合理方案。分析结果表明:在列车活载作用下,道床板的上下表面在纵横向都有受拉或受压的可能,道床板宜双层配筋;轨枕的长度对道床板应力影响很小,而道床板应力随着轨枕宽度的增加而增大,地下线整体道床在保证施工方便及扣件锚固需要的尺寸外,建议采用尺寸较小的钢筋混凝土长轨枕。为预防结构底板变形缝处渗水病害,在道床设计时,应加强道床与基础的连接,考虑疏水、导水     

基于减隔振措施的曲线段变速地铁列车振动影响研究

为探究运行变速的地铁列车通过减振段引起的环境振动影响,选取成都地铁4号线宽窄巷子—中医大省医院区间钢弹簧浮置板减振段,建立"列车-轨道板-地层"三维有限元模型,并现场测试地铁运行时区间隧道及地表的竖向振动与水平振动,研究减振措施下曲线段变速地铁列车振动特征。结果表明:变速运行列车引起的道床及边墙振动时程曲线呈现出前期增长慢,后期衰减快的特点;列车变速运行下的道床及边墙的振动加速度波形不具备半周期对称性;在曲线段隧道结构的水平振动不可忽略;振动由道床传递至边墙过程中呈跳跃式衰减,钢弹簧浮置板具有良好的减隔振效果;道床和边墙处振动加速度的主要频率范围为60～100 Hz,振动由隧道内传递至地表过程中高频段衰减较快,地表处振动加速度的主要频率范围为5～30 Hz。