通用环错缝拼装盾构隧道结构设计计算参数研究

为了探明错缝拼装条件下盾构隧道结构的内力和使用修正惯用法进行设计计算的关键参数——弯矩传递系数、抗弯刚度有效率,文章根据地铁盾构隧道实际运营条件设计和实施了不同工况下通用环错缝拼装盾构隧道结构的足尺试验,分析了埋深、侧压力系数、纵向力、侧向抗力等对于结构内力和修正惯用法相关设计参数的影响。研究结果表明,弯矩传递系数对结构埋深和纵向力较为敏感,抗弯刚度有效率则受到侧压力系数、结构埋深、纵向力和侧向抗力的影响。     

双贺盾构隧道衬砌错缝拼装整环试验及结构分析

研究了双园隧道衬砌错缝拼装结构试验,并对结构受力和变形进行了计算分析。针对上海地铁的埋深情况进行了模拟计算。通过试验和计算分析,得到了许多有参考价值的结果。     

盾构法隧道错缝拼装衬砌的受力分析

对错缝拼装衬砌的内力计算分析的关键是如何考虑隧道纵向剪切作用以及由此而产生的环间弯矩传递。目前在错缝衬砌的设计中，用得最多的是η-ξ法，而η和ξ值的确定主要凭工程实践经验，具有较大的随意性和不确定性。为此，通过错缝拼装衬砌的三维受力性态分析，研究在错缝拼装条件下环缝接头对管片接头的约束作用以及由此而产生的环间弯矩传递。     

关于盾构法隧道采用错缝拼装技术的探讨

衬砌管片的错缝拼装技术由于其在隧道变形与防水控制方面的优越性,以及建立在该技术基础之上的一系列盾构自动化施工控制与管片制造技术的发展,使得隧道的施工效率与质量大大提高,在国外隧道工程,尤其是在变形和防水要求较高的隧道工程中得到广为应用.文章从几个方面对盾构法隧道错缝拼装方式进行了介绍,并指出了当前对错缝拼装衬砌受力机理及使用性能进行研究的必要性以及所要解决的问题,有利于澄清目前在应用错缝拼装技术上存在的种种认识上的误区,起到抛砖引玉的作用.     

错缝拼装盾构衬砌结构力学性能试验分析

错缝拼装盾构隧道衬砌结构由于存在环间传力行为,具有与通缝拼装衬砌结构不同的力学特性。文章通过三环压弯试验获得错缝拼装管片的极限承载力和力学行为规律,分析了衬砌结构纵缝、环缝及管片本体的相互协同作用,并通过一系列试验设计工况得到了纵向力和荷载水平对结构性能的影响规律。同时对比分析了三环与单环压弯试验结构的受力特性和破坏模式的差异,获得错缝拼装盾构衬砌的力学性能和环间传力效应。     

盾构隧道管片拼装纵缝变形规律研究

文章基于对管片拼装阶段的拼装过程以及管片受力情况的分析,采用有限元软件对不同拼装椭圆度、不同封顶块位置下的纵缝张角变化规律进行了研究,并在此基础上计算得出封顶块处于最不利位置时密封垫处的最大内外张开量。研究结果表明,在管片拼装阶段,拼装椭圆度与管片间张角呈线性关系;在相同拼装椭圆度下,封顶块位置对张角的大小有影响,在封顶块位置角度为±32.7276°时张角最大,并且在该位置下椭圆度为±5‰D时密封垫处的最大张开量为5.1 mm。     

基于管片错台的通缝拼装盾构隧道纵向变形安全评估

以上海软土地区通缝拼装地铁盾构隧道为研究对象,根据隧道管片环缝接头处的详细构造,对管片错台模式下的隧道纵向变形进行了研究,建立了隧道纵向结构变形安全评估方法,确定了相应的控制准则和评估流程,形成了一套隧道结构纵向变形的安全评估体系.     

马蹄形隧道初期支护结构力学及变形性能足尺试验研究

针对马蹄形隧道初期支护结构,采用足尺试验,通过埋设传感器对结构内力、结构表面应变及变形进行监测,分析了钢拱架与喷射混凝土初期支护结构的承载能力和变形性能。研究结果表明：（1）在弹性阶段,支护结构各截面所受弯矩和轴力关于结构中性轴左右对称,对应的径向位移幅值较小。（2）在塑性阶段,随着外加荷载的增加,支护结构的弯矩和轴力快速增大;支护结构呈现“拱底外凸,拱腰内凹”的变形状态,且近似关于中性轴左右对称。（3）支护结构最终在右拱肩型钢连接处失效破坏,破坏位置处混凝土与型钢呈大范围剥离状态,裸露的型钢外凸发生弯折破坏,结构极限承载力约为设计荷载的1.32倍。     

“工厂法”沉管隧道早期性能的足尺试验研究

由于沉管隧道管段体积大、结构形式复杂、施工工艺复杂,容易因温度、收缩以及约束等原因,造成管段结构在预制阶段出现危害性裂缝,进而影响结构的服役性能和耐久性能。文章依托在建港珠澳大桥沉管隧道工程实例,开展了足尺试验,对"工厂法"沉管管节关键部位的温度和应变发展实施了监测,分析对比了温度发展规律和应变发展规律。分析结果表明:在早期因混凝土水化热引起温度上升,整个管段结构膨胀受拉,温度到达峰值后逐渐下降,结构也收缩恢复;但由于混凝土自收缩等因素的存在,结构最终收缩受压。研究所提供的试验结果可作为深入进行数值分析的一个基础。     

超载工况下盾构隧道结构承载能力的试验研究

针对地面大量堆载会对隧道结构的正常运营与安全使用产生严重影响,进行了超载工况下盾构隧道结构承载能力的足尺试验研究,试验结果表明：试验荷载位移曲线呈现弹塑性,在加载开始阶段,荷载位移曲线基本呈线性上升;当接缝受压区混凝土跨过螺栓位置后,接缝受力机理变化,使得接缝刚度下降,结构整体刚度降低;最终管片接头混凝土受压破坏,整体变形呈现“横鸭蛋”形,顶底相对位移153mm。     

上海长江隧道管片环缝抗剪性能的试验与分析

结合上海长江隧道衬砌(φ15 m)1:1管片剪切试验,对试验数据进行分析,得出错动量随荷载变化的规律,进而得到环缝的剪切刚度计算公式及接触面的摩擦系数值.本文提出的管片环缝剪切刚度计算公式,可供今后类似工程参考使用.     

上海长江隧道管片纵缝力学性能的试验研究

根据上海长江隧道直径15m管片的1：1直接头试验,经分析得出了该管片纵缝接头在分别承受正、负弯矩时转角随弯矩变化的规律,提出了反映管片纵缝接头力学性能的转角刚度拟合公式,可供类似工程参考使用。     

足尺钢筋混凝土桥墩拟静力试验数值计算分析

文章依据《公路桥梁抗震设计细则》等效塑性铰长度的基本概念,建立了足尺钢筋混凝土桥墩拟静力试验骨架曲线及滞回曲线计算模型,并将模型计算结果与足尺钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果进行了对比分析。结果表明,建立的等效塑性铰模型对足尺桥墩的骨架曲线及滞回曲线都有良好的模拟效果,能较好地估计桥墩的极限位移及滞回性能,表明了模型的有效性。     

某斜交实心板桥极限承载能力研究

以湖北省五峰土家族自治县某斜交实心板桥为工程背景,考虑混凝土的材料的非线性,分析斜交实心板桥在极限承载状态下的受力状况,同时研究汽车荷载加载过程中结构挠度、应力和裂缝的变化规律.分析结果表明:当汽车荷载达到公路-Ⅱ级的60％时,斜交实心板桥的结构受力进入非线性;当汽车荷载达到公路-Ⅱ级的2.364倍时斜交实心板桥达到极...     

大跨度钢管混凝土拱桥极限承载能力影响研究

为了保证大跨度桥梁的安全性能,以某长江公路大桥工程作为背景,对其极限承载能力进行一系列研究,明确钢管混凝土拱桥极限承载能力对各种设计参数的敏感程度,为提高后续更大跨径钢管混凝土拱桥的极限承载能力提供一定参考。     

内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法

作为盾构隧道常见加固方式之一的内张钢圈半环加固工法,主要用于控制隧道衬砌的大变形,为隧道结构提供后期补强。文章结合半环加固工况下盾构隧道结构极限的承载试验,描述了其加固施工工艺,以及加固结构破坏的试验现象,得出了此工况下的结构荷载位移曲线,并分析了加固结构的关键性能点。试验结果表明,半环加固法能有效提高隧道的结构刚度及极限承载能力;钢板与混凝土衬砌的粘结面破坏导致结构整体破坏,是加固结构的关键控制因素。     

地震区隧道洞门极限状态设计方法研究

目前在进行隧道洞门结构设计时,考虑到设计和校核的方便,将极限状态方程转化为取用分项系数的实用设计表达式。但在需要考虑地震荷载的影响时,尚没有直接用于设计的有效表达式。为此,文章通过对大量隧道洞门标准图的计算校核,提出了在普通隧道洞门设计表达式基础上修正分项系数的原则,从而满足地震区洞门设计使用要求。研究结果表明:(1)通过计算确定洞门结构的稳定性目标可靠指标最小,为结构的薄弱点;(2)利用极限状态法计算并结合相关行业规范确定隧道洞门结构的目标可靠指标;(3)通过大量洞门标准图的计算确定了一般洞门结构通用的荷载作用和结构抗力的分项系数;(4)在需要考虑地震作用时,可对一般洞门结构设计表达式的土压力分项系数作1.9/1.6倍增大调整来替代水平地震力和土的内摩擦角改变的影响。     

隧道通用楔形管片封顶块位置优选研究

在盾构法施工的隧道中,衬砌通用楔形管片封顶块拼装位置的合理选择是保证施工质量的重要条件.文章在传统的基于隧道轴线几何原理的封顶块位置选择的基础上,提出了一种受约束的支持向量机的分类方法,其利用历史数据进行封顶块位置的调整,这种方法与单纯几何方法相比,可以更好地兼顾盾构姿态和管片姿态之间的关系,有利于提高建成隧道的质量.这两个方法互为补充,被应用于"盾构法隧道管片选型系统"中.系统在上海长江隧道工程施工过程中进行了试运行,取得良好的工程效果.     

昆仑山隧道渗漏水连通试验研究

昆仑山隧道在衬砌完成后,多处发生渗水现象.根据实地调查,隧道内最主要的出水点主要集中在3个地段DK976+283右侧避车洞、DK976+793左侧避车洞和DK977+573左侧避车洞.根据隧道内出水严重程度、地表示踪剂投放条件,以及水害治理的紧迫性,分3个阶段进行昆仑山隧道渗漏水连通试验.试验研究认为,因施工扰动局部改变了隧道穿越区域多年冻土的水-盐循环条件和水流场,并对隧道穿越区域的温度场造成较大的影响,以至于隧道内渗(涌)水与地表水之间,以及隧道衬砌背后与破碎围岩之间的地下水连通,造成隧道内多处发生渗(涌)水的现象.文章还针对性地提出了水害整治建议.     

盾构隧道通用楔形管片排版系统的核心算法研究

盾构隧道通用楔形管片是通过前后两环的相对旋转来拟合线路中的直线和曲线要素,简化了模板设计,通用性强、质量容易保证。通用楔形管片拼装设计的关键是根据线路的平、竖曲线要素和偏差要求确定环宽和楔形量,而每一环衬砌的偏差计算是通过排版来实现的。文章对通用楔形管片排版的主要步骤和核心算法作了介绍,其中包括平、竖曲线上的坐标法定点算法、线路上理想点的二分法求值算法,以及空间任意点绕任意轴旋转的计算机图形学算法。文章最后介绍了一个盾构区间隧道的排版过程及结果。