下穿铁路斜交框架地道桥主要设计参数分析

为了研究设计参数对铁路斜交框架地道桥受力特性的影响,依托某实际工程,建立数值模型进行分析。以原结构为基础,分别改变框架地道桥的宽跨比、斜交角、高跨比、腋角尺寸并分别建立有限元模型计算分析,研究设计参数增长15%时受力特性的变化规律。并设计正交试验以找出参数的影响程度及优化方案。研究结果表明:设计参数变化时,结构受力的变化规律相似,但受力特性的影响程度不同;宽跨比、高跨比、腋角尺寸的增加可使顶板主拉应力减小;宽跨比、腋角尺寸的增加可使顶板竖向位移减小;在4个设计参数中高跨比对顶板主拉应力的影响最大;提出的优化方案与原结构相比,可使顶板在单列车荷载下最大主拉应力降低35.4%、在双列车荷载下最大主拉应力降低45.7%。     

岩溶区桥基下伏溶腔顶板安全厚度分析

研究目的:以某客运专线岩溶区大桥为例,结合溶腔实际空间分布形态,对桥基荷载作用下溶腔岩体应力特征进行三维有限元分析,确定溶腔顶板的安全厚度.研究结果可为岩溶地区高速铁路、客运专线桥梁基础设计提供参考.研究结论:溶腔顶板厚度为30 m和25 m时,桥基附近岩体安全系数均在1.2以上,溶腔顶板安全系数在1.3以上,溶腔顶板是安全的;溶腔顶板厚度20 m时,溶腔洞周局部岩体安全系数约1.1,溶腔顶板基本是安全的,但岩体强度储备不足.本工程桥基荷载作用下溶腔顶板最小安全厚度约为20 m,对应基础最大埋深为13 m;基础设计埋深为8 m,溶腔顶板是安全的.     

武威站房基础设计研究

地基基础设计是确保工程安全的基本条件之一,武威车站站房地基为卵石层,但其下存在既有人防地道,地基基础设计较为复杂。通过对武威车站站房地下人防通道现状的调查、分析,提出多种人防通道处理和基础形式方案,综合考虑上部结构安全、施工工期、工程投资等因素,确定合理的人防地道的处理方案和基础形式。     

爆炸荷载作用下交叉式人防隧道动力响应研究

对于位于地下空间的人防结构，其安全问题至关重要。当地面发生巨大爆炸时，产生的冲击波势必会对地下结构产生一定影响。为研究地下人防结构在爆炸荷载作用下的动力响应，依托某地下人防工程，借助ANSYS/LS-DYNA软件，对地下交叉式人防隧道在土中爆炸冲击荷载下的响应进行数值模拟，分析冲击波在土中的传播规律及人防结构位移、应力等力学响应，以期为地下人防工程爆破施工与安全防护提供参考。结果表明：爆炸荷载作用下，拱顶位置最早出现振动响应，在结构同一断面拱顶振速曲线峰值明显高于拱腰振速曲线峰值，边墙次之，拱脚处最低；随爆心距增大，衬砌结构振速峰值与最大拉压应力均随之减少，且拱顶部位最易受顶部爆炸荷载作用影响，在实际设计与施工中应予以重视。     

高陡边坡桥基安全距离研究

研究目的:高陡边坡桥基位置的确定不仅关系到高边坡的稳定和桥梁的安全,也直接关系到整个桥梁的技术指标和造价。而目前相应的规范及手册中,对高陡边坡桥基位置没有明确的规定。研究方法:荷载作用下高陡边坡岩体力学行为特征是桥基位置确定的基础。利用数值分析方法,分析不同边坡几何状态下荷载对边坡岩体应力的影响。研究结果:根据荷载作用下边坡岩体应力影响范围的变化特征,提出高陡边坡桥基安全距离的确定原则。边坡岩体应力影响范围主要与荷载强度、桥基宽度、边坡坡度以及桥基水平距离等因素有关。根据坡面岩体应力影响系数最大值与各影响因素的关系,再利用岩体质量对应力影响系数进行限定,提出高陡边坡桥基安全距离的确定公式。研究结论:工程实践表明,用本文方法来确定高陡边坡桥基位置是方便的、适用的。     

橡胶缓冲垫层保护下棚洞结构落石冲击力学响应研究

采用以橡胶为原料的废弃轮胎作为垫层材料,利用有限元软件建立落石冲击棚洞结构模型,研究落石冲击速度、橡胶缓冲垫层厚度对棚洞结构最大等效应力、结构动能、节点位移等的影响。结果表明:在竖向落石冲击作用下,棚洞结构中间跨的横梁端部为受力不利位置;落石的冲击速度越高、橡胶缓冲垫层越厚,橡胶垫层的缓冲作用越显著;在冲击荷载作用下,棚洞结构横梁下部会承受较大的拉应力,应加强横梁底部的钢筋布置。     

型钢混凝土框架桥顶板厚度及含钢率对顶板设计的影响

为研究型钢混凝土结构用于大跨度顶进框架桥是否能减少框架桥截面尺寸,减轻结构自重,结合实际工程案例,以框架桥顶板厚度和型钢含钢率为控制变量,分析框架桥在不同顶板厚度和含钢率条件下的最大挠度和截面内力,为型钢混凝土结构在框架桥的应用提供依据。分析结果表明:型钢混凝土框架桥顶板最大挠度随顶板厚度的增大而减小;截面承载能力随含钢率的增加而增大。在满足列车荷载要求的前提下,型钢混凝土框架桥顶板厚度比同跨度的钢筋混凝土框架桥有效减少。     

基于突变理论的岩溶隧道拱顶安全厚度分析与失稳预测

为解决岩溶地区隧道安全施工的问题,在突变理论基础上,对岩溶隧道顶板安全厚度及稳定性问题进行研究.基于弹性梁模型,综合考虑围岩自重和隧道坡度等因素,建立隧道拱顶突变失稳的判别方程,得到岩溶隧道顶板安全厚度的计算公式,并分析相关因素对顶板安全厚度的影响规律.在此基础上,进一步提出隧道拱顶失稳预测方法,并结合工程实例进行验证.研究结果表明:溶腔水压力、溶腔大小、围岩弹模对拱顶安全有着重要影响;基于突变理论得到的岩溶隧道顶板安全厚度计算方法在实际工程应用中具备可行性与较高的准确性,建立的顶板失稳预测模型能有效预测岩溶隧道拱顶失稳时间.     

确定嵌岩桩下伏溶洞顶板安全厚度的局部强度折减法

以一岩溶区建筑工程为例,建立桩基-顶板-溶洞相互作用力学模型,通过不断折减溶洞顶板强度参数,直到溶洞顶板塑性区完全贯通,获取强度折减系数,进而获得溶洞顶板安全厚度和桩基极限承载力。溶洞顶板安全厚度为模型顶板厚度与强度折减系数之商;桩基极限承载力为模型桩顶加载量与强度折减系数之积。桩基静载试验表明计算结果合理。与简化理论解析法相比,局部强度折减法不受溶洞形状、顶板边界、荷载作用位置等因素制约,具有普适性。     

铁路双线箱梁的约束扭转效应研究

为分析铁路双线箱梁的约束扭转效应,基于初参数法建立仅在单线特种活载作用下的约束扭转内力方程。计算单线特种活载作用下的约束扭转应力分布规律。通过定义约束扭转翘曲比例系数、翘曲正应力比和剪切比例系数,研究高跨比、宽跨比、高宽比、壁厚和悬臂板长度等计算参数对约束扭转应力的影响规律。研究结果表明:单线活载偏心作用时,约束扭转翘曲正应力和约束扭转剪应力最大值在荷载作用截面,自由扭转剪应力最大值在梁端截面;荷载作用截面的顶板和腹板相交处翘曲比例系数可达10.13%,悬臂板端点翘曲比例系数可达11.9%;翘曲比例系数随着高跨比、宽跨比的增大而增大,随着高宽比、板厚的增大而减小;剪切比例系数随着高宽比的增大而减小,随着腹板厚度的增大而增大;悬臂板的长度对横截面翘曲正应力的分布有明显影响,因此在扭转效应分析中,悬臂板的贡献不可忽略。     

地下检票厅开挖对既有地铁换乘通道稳定性影响研究

为研究地下检票厅开挖过程中周边换乘通道的稳定性,建立地下检票厅开挖离散元数值模型,通过分析检票厅开挖后对换乘通道结构力学响应,揭示地下开挖对周边既有结构稳定性的影响。结果表明:检票厅开挖后将引起换乘通道产生附加位移,双洞室分别开挖的过程中,右侧洞室开挖对换乘通道的影响远远高于左侧洞室,左侧洞室开挖后其周边岩体的位移以左侧洞室为中心成对称分布,右侧洞室开挖后其周边岩体的位移大致以检票厅中柱为中心成对称分布;检票厅开挖后,换乘通道洞壁中心最大水平位移为1.9mm,顶板中心最大竖向位移为0.74mm,底板中心最大竖向位移为3.3mm。位移值在施工控制中均满足位移控制标准。     

深埋隧道内小净距地下洞室群钻爆开挖技术

结合云山隧道3#斜井地下风机房小洞室群的开挖施工,根据《爆破安全规程》中交通隧道安全振动速度标准的要求,施工中区别洞室断面大小与毗邻净距等因素,选用合理开挖顺序及施工方法,通过爆破振动监测和爆破参数优化确保既有洞室围岩稳定,探讨地下风机房小净距洞室群开挖减震控制措施。     

基于洞顶岩体应力传递的小型采空区稳定性评价方法研究

浅埋洞穴及小型采空区稳定性受顶板岩体结构强度、侧壁稳定性及上部荷载大小等多种因素影响,在地基稳定性评价中系统考虑这些因素的影响是保证评价结果真实可靠的关键。根据岩溶洞穴及小型采空区等地下空洞的分布特征,采用基于洞顶上方岩体应力传递的力学平衡分析方法进行洞穴稳定性评价,综合考虑空洞侧壁稳定和黏聚力c值的影响,推导临界深度计算公式,探讨了相关参数的取值方法。实例计算分析结果表明,本方法综合考虑洞穴侧壁稳定和黏聚力c值对洞顶稳定性的影响,使计算结果更符合客观实际,适于对浅埋洞穴的地基稳定性评价。     

浅埋不良地质条件下小净距隧道掘进与减振爆破技术研究

研究目的:研究重庆轻轨新郑区间浅埋、上软下硬地层、软弱夹层岩柱等不良条件下小净距隧道掘进和爆破减振技术,保证围岩与支护结构的稳定性、光爆良好效果和地下管线安全。研究结论:(1)洞口回填松软土层浅埋地段采用超前大管棚支护,并对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ四种围岩段,采用正三台阶、正二台阶预留核心土、正二台阶及全断面开挖方式,配合采用光爆技术,适合浅埋不良地质条件下双隧道净距仅5.8 m情况下小净距隧道修建;(2)小净距隧道爆破中掏槽孔爆破产生的振动强度最大,通过对不同地质段采取预裂光面爆破和预留光爆层爆破两种方法,掏槽眼分别采取五梅花中空直眼掏槽及斜眼掏槽方法,实测地面测点振速1.8 cm/s,相邻洞内边墙衬砌振速11.02 cm/s,爆破振速满足规程要求,且确保了光爆效果,减振爆破技术可行。     

硬岩地区暗挖车站不同开挖方法对地表沉降影响的模拟研究

浅埋暗挖法施工必须结合当地地质情况选择合理的开挖方法,开挖过程中应严格控制相应变形,尽可能减小开挖扰动。以青岛地铁1号线某大跨度暗挖车站为工程背景,通过室内模型试验,采用全断面法、台阶法、双侧壁导坑法、CD(中隔壁)法、CRD(交叉中隔墙)法进行模拟隧道拱盖开挖试验,研究了各种施工方法下围岩压力的变化规律和沉降的变化趋势。模拟试验结果表明,在开挖过程中地表沉降及围岩变形可分为缓慢变形、快速沉降、稳定变形3个阶段。以全断面开挖法引起的最大沉降值为比较对象,其他施工方法在最大沉降值上均有一定程度的优化,其中CRD法的优化效果最显著。     

京张高铁八达岭长城站大跨深埋三连拱围岩压力计算方法研究

大跨度深埋三连拱隧道具有开挖跨度大、施工工序复杂、各洞室协同受力等特点,支护结构设计需要进行荷载-结构模型验算,而荷载如何确定尚无成熟的计算方法。依托京张高铁八达岭长城站三连拱隧道工程,基于普氏平衡拱基本假定并借鉴深埋双连拱隧道荷载计算方法,推导出深埋三连拱情况下围岩压力计算解析解。研究表明:三连拱隧道围岩压力由拱部松散土压力和中隔墙共同承担;中隔墙的主动支撑作用非常重要,这与双连拱隧道的受力变化规律吻合;该计算方法适用于具备一定强度的接近松散体围岩;通过解析法计算结果与现场监测数据对比分析,水平与竖向围岩压力最大相对误差分别为9.75%和10%,验证解析法计算结果的合理性。     

大断面富水复合地层铁路隧道施工关键技术

干庆隧道穿越复合地层。复合地层以饱和粉质黏土为主,间夹粉细砂或砂类土、圆砾类土及半胶结状砂层,组成无规律,结合性能弱,黏聚力低,自稳能力极差,可借鉴成功经验少,施工难度大。为解决施工遇到的技术难题,以干庆隧道为研究背景,通过分析施工影响因素,提出解决措施。为解决富水地层地下水对施工的影响,采用地表大口径深井群井降低地下水位技术、超前短距离管棚快速预注浆预加固围岩。为解决大断面及复合地层施工中的安全风险,加快施工进度,采用多台阶划小施工单元进行开挖、旋喷桩加固拱脚及液压破碎锤精准开挖技术。采用以上技术措施后,该隧道安全快速地通过了富水、复合围岩软弱地层,平均月进尺达30 m,最高达42 m,取得了较好效果。     

高速铁路浅埋隧道超长管棚设计方案研究

京沈高速铁路高丽营隧道穿越六环路酸枣岭互通立交段落,土质、砂质地层自稳能力差,地下水位高,采用浅埋暗挖法施工。超前管棚支护是暗挖段难度最大的项目之一,通过计算分析,结合国内超前管棚应用实例和施工方案的研究,确定采用导向跟管钻进法两侧相向对打施工,一次性施作超前支护,确保结构安全和地面道路正常通行。     

软弱围岩浅埋暗挖法大跨度隧道施工技术

结合工程实例 ,介绍软弱围岩浅埋暗挖大跨度隧道施工采用注浆大管棚超前支护 ,双侧壁导坑工法分步开挖、衬砌的施工方法。     

爆破荷载下岩质直立边坡预应力锚板墙动力响应机理

以重庆沙坪坝铁路枢纽综合改造工程开挖形成的岩质直立边坡为原型,利用FLAC3D软件建立数值计算模型,分析预应力锚板墙边坡支护结构在不同开挖位置的爆破荷载作用下的动力响应特性。在此基础上,讨论锚杆预应力大小、爆破峰值荷载和锚固段长度几种参数对于支护结构受力状态和结构变形的影响。计算结果表明:爆破作用下锚杆轴力增量分布与静力作用下相似,并且锚杆轴力增量和板墙位移都在边坡中部达到最大,而上下位置较小。对比锚杆轴力增量和板墙水平位移增量的数值模拟和理论计算结果,验证了板—锚结构之间存在的变形协调现象。通过各种影响因素的计算结果分析得到了岩质边坡预应力锚板墙支护在爆破作用下的动力变化规律。