大断面过江隧道盾构管片内力计算对比分析

在对盾构隧道衬砌结构设计中普遍采用的惯用法、修正惯用法、多绞圆环法和梁—弹簧模型法进行详细阐述的基础上,以长沙某过江隧道工程为研究对象,借助ANSYS有限元软件APDL语言编制了修正惯用法、多绞圆环法和梁—弹簧模型法的计算程序,并分别对不同分块方案时管片环最大变形量、轴力、弯矩及剪力等的大小、分布规律进行了系统研究,以探明不同设计方案、计算分析方法下的管片环内力分布。     

沉管隧道复合式路面结构设计指标研究

文章针对沉管隧道复合式路面既有设计指标存在的不足,建立沉管隧道复合式路面结构三维有限元模型,建立并分析层间剪切指标、管节接缝位置拉应力指标的适用性.结果表明:沉管隧道复合式路面结构设计中需对管节及节段接缝处进行专门处治,严格控制轴向位移影响,并采用管节接缝位置沥青层拉应力指标进行结构验算.     

基于FAHP-云模型的钢壳混凝土沉管隧道施工风险分析

为补充我国钢壳混凝土沉管隧道施工风险评估体系,运用基于优化LEC法的FAHP-云模型风险评估方法,辨识分析钢壳混凝土沉管隧道施工风险。通过运用AHP法建立钢壳混凝土沉管隧道施工结构模型,采用模糊层次分析法确定各指标权重,使用MATLAB云模型检验权重值的有效性并计算期望值。通过优化的LEC法计算指标层的风险源风险等级,运用MATLAB云模型确定风险等级的指标期望值。基于模糊层次分析法确定钢壳混凝土沉管隧道总体风险等级。将评估模型应用于深中通道沉管隧道实例分析,验证该方法的可行性。     

广州珠江隧道沉管隧道灌砂基础处理

广州珠江隧道工程的主要特点是江中段水下部分采用了"沉管法"进行施工.主体沉管段箱体准确沉放于预先开挖的基槽内,再利用灌砂法对沉管段的基础加固.本文针对珠江隧道采用的沉管灌砂法.介绍了珠江隧道底部基础处理有关施工技术问题,从而为同类沉管隧道工程提供了可供参考的工程经验.     

宁波甬江沉管隧道建设和运营维护

宁波甬江沉管隧道是我国大陆第一座水底软土地基沉管隧道,1995年建成通车。本文介绍了甬江沉管隧道的设计、施工、运营及大修概况,分析了隧道沉降和结构病害的原因,并提出一些改进措施和建议,以期为类似工程提供借鉴。     

沉管隧道管节接头剪切破坏试验

为了研究沉管隧道最薄弱的环节-接头的受力特点和破坏机制,根据实际沉管隧道接头形式开展了1：4大比例尺的沉管隧道接头低周往复加载拟静力试验。试验模型由2节钢筋混凝土管节组成,接头主要由钢筋混凝土剪力键和橡胶填塞垫构成,为贴近实际工程结构反应,试验模型采用与实际工程相同强度的钢筋和商品混凝土。利用顶杆位移计和拉线位移计等传感器得到了试验模型在循环剪切荷载作用下的接头破坏机理,并分别从沉管隧道试验模型的荷载-位移滞回曲线、接头抗剪承载力、接头与管段刚度比3个方面对试验结构进行了分析。试验结果表明：橡胶填充垫对沉管隧道接头具有缓冲保护作用;低周往复荷载下沉管隧道接头主要经历橡胶垫弹性变形、橡胶垫与剪力键协同作用及剪力键塑性变形3个阶段;接头总抗剪承载力为674 kN（3个单键的抗剪承载力分别为417,320,417 kN）,接头抗剪能力并不是单个剪力键承载力的线性叠加,需考虑剪力键之间的协同作用;接头与管节的剪切刚度有效比为1/960~1/672,接头是抗震的薄弱环节,在受到地震荷载时,变形主要集中在接头部位,并主要由接头处剪力键承担;接头的破坏模式主要体现在剪力键凸榫的端部剪裂及其失效后接头的不可恢复性变形。     

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。     

浅埋大直径盾构隧道衬砌的抗震计算方法适用性研究

浅埋大直径盾构隧道衬砌抗震性能攸关其自身及毗邻和交叉建筑物的安全性,抗震设计需要采取合理的抗震计算方法。文中建立了某外径12.4 m盾构隧道工程的平面应变有限元模型,采用动力时程分析法、反应位移法、反应加速度法和整体式反应位移法等抗震计算方法,对比分析砂土、粉质黏土等不同土层条件、90%～320%的隧道直径埋深时隧道衬砌结构的弯矩、剪力和轴力变化规律。结果表明,反应位移法和动力时程分析法的内力变化规律相似、计算值最接近,反应加速度法和整体式反应位移法的计算结果偏差较大。在隧道埋深浅、土层均匀的情况下,可采用反应位移法进行盾构隧道衬砌抗震设计。     

沉管隧道纵向地震易损性分析方法

目前沉管隧道抗震性能设计仅限于横断面分析,缺乏面向沉管隧道纵向抗震性能评估的地震易损性分析方法。为此,建立沉管隧道纵向地震易损性分析方法及评估指标。首先,合理考虑沉管隧道结构特征及接头构造,给出了纵向地震易损性分析模型,其中沉管管节结构采用宏观梁单元模拟,沉管接头采用细观精细化模型模拟,宏-细观模型之间需满足连续性约束方程,地层采用非线性弹簧单元模拟,并通过等效线性化方法来描述地层的非线性特征;其次,根据隧道所处场地的地震动特征选择合适的地震动输入,以及相应的地震动强度指标和结构损伤指标,建立基于增量动力分析的纵向地震易损性评估方法及分析流程,可以依据沉管隧道的不同极限状态定义获得用于纵向抗震性能评估的易损性曲线;最后,以某沉管隧道为应用实例,基于该方法建立了沉管隧道纵向地震易损性分析模型及评估指标,通过计算分析得到了表征隧道纵向抗震性能的地震易损性曲线,并开展多因素分析进而揭示了管节分段长度、地震动输入方向、地层-结构相对刚度比等关键参数的影响规律。结果表明：沉管隧道所处场地位置处的峰值速度是反映隧道纵向地震易损性特征的最优地震动强度参数;沉管隧道地震易损性与输入地震动波长有关,且管...     

隧道围岩稳定性改进模糊概率模型及其应用研究

为更加准确有效地判别隧道围岩稳定性,引入RandWPSO-LSSVM(随机权重粒子群算法-最小二乘支持向量机)围岩极限位 移预测模型,对传统模型的隶属函数进行优化,建立围岩稳定性改进模糊概率模型。基于改进模型方法,由围岩位移预测值u、预测 位移标准差、围岩极限位移预测值U 及预测极限位移标准差即可求解隧道围岩稳定概率,并结合8 个工程算例对模型进行验证。 结果表明,改进模型解决了传统模型隶属函数存在的极限位移取值范围不合理的问题,且有效消除了隶属函数线性简化处理导致 的偏差,由其计算的稳定概率与实际情况吻合较好,围岩稳定性评价结果的可靠性更高; 将改进模型应用于实际工程的隧道围岩 稳定性判别中,计算结果能够较好地反映实际工程情况。     

沉管隧道纵向静力计算问题探讨

为进一步综合分析长距离沉管隧道纵向内力和变形,保障其接头水密性,讨论了沉管隧道结构纵向静力分析计算模型和应考虑的一些问题,包括接头受力机制、GINA止水带选型和水密性检算,以及纵向沉降差与纵向弯矩和剪力的关系等。总结了简单而高效的弹性地基梁纵向计算模型及其接头模拟方法;提出使用地层-结构模式和强制位移法的三维壳体模型作进一步的补充细化分析;指出隧道纵向沉降曲线的曲率及曲率变化率分别影响着结构的纵向弯矩和剪力;给出接头的止水带选型及水密性验算工作如何与隧道结构纵向计算相互结合。     

创新型注浆囊袋在沉管隧道不规则抗剪支撑体系中的应用

近年来,随着我国跨江跨海隧道工程的不断增加,沉管法施工得到越来越多的应用。管节接头是沉管隧道中很薄弱但非常关键的环节,管节的不均匀沉降会导致接头的错位与张开,对接头位置抗剪结构的施工造成了极大的不便,也对整个沉管隧道结构受力的安全产生巨大的威胁。一方面,沉管隧道内狭窄的作业空间限制了抗剪结构的施工方法;另一方面,不均匀沉降带来不规则位移,令抗剪结构难以完成刚性连接,抗剪性能面临失效风险。本文依托港珠澳大桥岛隧工程,介绍了创新型注浆囊袋在沉管隧道不规则抗剪支撑体系中的应用,有效解决了施工空间不足及抗剪结构失效的问题,为沉管隧道接头抗剪结构施工积累了宝贵经验。此外,本文为创新型注浆囊袋广泛应用于各类不规则支撑体系设计、施工提供了思路。     

沉管隧道勘察设计关键技术问题分析与探讨

本文分析了沉管隧道勘察设计方面的关键技术问题,提出了软基沉管隧道勘察应采用以原位静力触探为主、钻孔及标准贯入试验为辅助的综合手段,以及室内试验应充分反应沉管隧道施工中开挖卸载、管节安装及回填防护再加载的应力路径特性,探讨了沉管隧道设计中结构与基础间的相互依赖及制约作用,分析了地基刚度作为结构与基础相互作用的介质在设计中的重要性;并以在建港珠澳大桥主体工程中海底沉管隧道为例,对深厚软基的沉管隧道勘察、地基基础设计及接头止水设计等关键技术进行剖析。     

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。     

沉管隧道纵向计算原则与软件研发

介绍了港珠澳大桥沉管隧道的工程概况和建设条件,港珠澳大桥沉管隧道为深埋、大回淤节段式沉管隧道,其受力变形特点不同于常规的浅埋沉管。港珠澳大桥设计和研究组确定了沉管隧道纵向计算原则,并研发了适用于超长沉管隧道的设计分析软件"沉管隧道结构-基础设计集成系统",该软件已成功应用于港珠澳大桥施工图设计和大连湾沉管隧道初步设计当中。     

沉管交通工程预埋设施安装精度控制

在沉管预制过程中,根据沉管隧道使用要求,在管内预留安全门、排烟口、灭火器箱等交通工程预埋设施。本文以港珠澳大桥沉管隧道建设为案例,分析沉管交通工程预埋设施在制作阶段和安装阶段的精度控制方法。通过对预埋设施采取尺寸控制、原材保护、安装定位控制、滑移轨道安装质量控制、钢筋笼顶推同步控制等措施,有效提高沉管交通工程预埋设施安装精度,并为类似沉管交通工程预埋设施安装工程提供有益参考。     

复合地基在沉管隧道基础设计中的应用探讨

在对沉管隧道地基处理中两端陆域边界条件、纵横向荷载分布、地层受力特点、差异沉降控制及施工偏差等主要影响因素分析的基础上,对散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基、刚性桩复合地基在沉管隧道地基处理中的适用性进行了多项目对比分析;总结给出了各种复合地基处理方法的适用条件,并提出了沉管隧道采用复合地基方案时,设计计算中应引起高度重视的几个关键问题;最后引用国内外已建或在建的沉管隧道工程复合地基应用的典型实例,进一步说明复合地基在沉管隧道地基处理中将会有较为广阔的应用前景。     

基于BP神经网络的隧道周边位移安全监测模型

针对隧道周边位移安全监测的需要,考虑了施工对周边位移发展的影响,基于改进的BP神经网络建立了隧道周边位移的预测模型,结合茅山隧道工程,用动态建模法进行了模拟预测,结果表明该模型具有预测时间早、预测精度高的优点。     

沉管结构预制阶段裂缝控制参数影响分析

混凝土沉管隧道在越江和跨海工程中得到了较广的应用,预制方法从传统的干坞法预制发展为工厂法预制。沉管隧道的混凝土管节在工厂化预制阶段容易因温度梯度、收缩以及约束等原因出现危害性裂缝,影响沉管结构的正常使用和长期耐久性。采用数值仿真和试验研究相结合的方法,基于水化度方法建立了混凝土材料模型,综合考虑混凝土温度变形、自收缩和徐变等时变体积变形以及热-力学边界条件;针对沉管工厂化预制的各个阶段,对配合比、入模温度、养护环境温度、模板、拆模时间、养护时间以及保温养护措施等参数进行了对比分析;在温度场和应力场计算结果基础上,以开裂风险指数为主要判断依据,得到了沉管在预制过程中裂缝控制的关键影响因素。研究结果表明:工厂化预制沉管隧道混凝土管节的入模温度和养护温度是沉管结构预制各阶段的关键裂缝控制影响因素,两者之间的关系对沉管结构的裂缝控制有直接影响,入模温度较高时,可以通过提高养护温度来保证沉管开裂风险指数大于1.4。在冬季时,养护温度的提高使沉管有较好的保温效果,进而降低内外温差和开裂风险;但在夏季还需注意控制其内部最高温度。最后开展足尺节段温控试验,提出入模温度和养护温度的控制措施,并通过温度监测得到较高环境温度下的温度控制指标,以指导工厂化混凝土沉管预制阶段裂缝控制。     

深中通道首节约6万t钢壳沉管完成浇筑并纵移成功

<正>2019年12月10日,粤港澳大湾区重大战略项目深中通道隧道工程首节钢壳沉管完成浇筑,并顺利攻克沉管纵移难题,将沉管移至浅坞区进行下一步作业,为海底沉管隧道安装打下了坚实基础。深中通道沉管隧道首节沉管浇筑后总质量约6万t。首节沉管混凝土浇筑及纵移成功,攻克了该项目钢壳沉管混凝土施工关键技术难题,标志着深中通道隧道工程钢壳混凝土沉管正式进入流水线生产。同时,E1作为连接人工岛和海底隧道的首节沉管,也为跨海通道海底安装开启了重要一步。按