高填黄土矩形、拱形明洞减载结构土压力差异性规律研究

高填明洞会使结构受力增加,影响结构安全。文章通过模型试验、数值模拟手段,考虑EPS减载、结构截面形式及其基础刚度,研究了明洞洞顶土压力、土体位移随填土高度的变化规律。结果表明,高填明洞减载结构洞顶土压力随填土高度的变化呈非线性变化,拱形截面减载效果优于矩形截面,柔性基础明洞减载效果优于刚性基础;矩形截面从洞顶中心点到两侧的土压力呈现先增大后减小、最后趋于稳定的趋势,在明洞两侧边界处出现最大值,EPS减载和柔性基础会使最大峰值与洞顶中心点数值的差距减小;拱形截面明洞洞顶同一平面竖向土压力呈现先减小、最后趋于稳定的趋势,最大值出现在明洞洞顶中心点。矩形截面明洞洞顶同一平面土体沉降曲线由减载前的"双V"型变化为减载后的"U"型。随后,对试验过程进行数值模拟分析,两者计算结果平均误差为11.0%,验证了试验数据的正确性及计算参数的合理性。最后,从填土横向应力上探讨了不同截面、基础刚度的明洞减载结构土拱效应的差异。     

不同减载措施下高填黄土拱形明洞结构受力研究

高填明洞比常规明洞承受的荷载大、结构更加复杂,减载后的土压力变化是否有利于明洞结构受力尚不明确。文章通过室内模型试验,研究了两种减载措施下沟槽式高填黄土拱形明洞受力特性,得到了明洞周围土压力和外侧应力随填土高度的变化规律及减载效果。试验结果表明,EPS板、EPS板+土工格栅减载可将明洞拱圈上方土压力转移至明洞两侧,使拱顶、拱底土压力减小,两侧土压力增加;明洞外侧各截面应力均减小,铺设减载材料对截面不同位置的外侧应力影响程度依次为拱腰侧墙拱顶拱肩拱底。采用有限元平面应变模型,对试验过程进行数值模拟分析。结果显示,明洞周围土压力、外侧应力与试验结果平均相对误差分别为11.7%和14.6%;随着填土高度的增加,明洞内力减载量增加,且其变化率增大。因此,实际沟槽式明洞减载工程中,在保证明洞衬砌结构安全情况下,应合理选择减载材料及基础刚度。     

沟槽式深覆土减载明洞衬砌结构受力特性及截面设计研究

为了改善沟槽式高填黄土明洞衬砌结构内力,减小明洞衬砌厚度,文章通过数值模拟方法,从EPS板材料的力学性能和减载机制分析入手,研究了减载前后明洞各位置结构内力和结构衬砌厚度变化规律,以及边坡坡角对减载前后明洞结构内力和截面衬砌厚度的影响规律。结果表明,高填黄土明洞结构内力和结构衬砌厚度均随回填土高度的增加而增加;减载明洞结构内力和结构衬砌厚度减小效果均与EPS板厚度和EPS板材料的应力-应变曲线有关,在EPS板处于塑性阶段末期,减载效果最佳,并给出了该密度下EPS板减载的优化设计;边坡角度越大,减载前后明洞结构内力越小;除拱顶外,明洞衬砌截面厚度均有减小趋势;而减载后的洞顶衬砌厚度减小效果最明显,其余截面厚度减小量均呈加速减小趋势。文章最后建议对不同填土高度、不同边坡坡角的沟槽式高填明洞进行不同EPS板密度和厚度的优化设计。     

明洞填土压力计算模式不定性的现场测试研究

文章依托石门山明洞、稠下一号线明洞、大横明洞填土压力计算测试工程实例,通过考虑路堑偏压式与半路堑单压式两种结构形式,进行了现场测试与理论公式计算,获取了一定数量的双线铁路明洞隧道典型截面位置计算模式不定性随机变量ζ的样本值。采用A-D法检验随机变量ζ的分布概型,获取了ζ的统计特征,再通过统计不定性计算对其进行了修正,得到了土压力计算模式不定性ζ的统计特征。结果表明,ζ的均值为1.065,变异系数为0.127,服从正态分布。该研究结果将明洞土压力计算模式不定性的适应性由单线隧道推广到双线隧道,对基于可靠度的隧道结构设计规范修订有重要意义。     

高填黄土明洞卸载结构土拱效应离散元分析

采用细观颗粒流软件PFC2D建立明洞卸载数值模型,从竖向土压力、颗粒竖向位移、颗粒间接触力链、孔隙率等细观层面研究了不同减载措施对土拱效应的影响,同时,以工况Y7(EPS板+土工格栅+混凝土柱)为基准,考虑不同密度、厚度EPS板进行参数化分析.研究结果表明:洞顶上方设置减载措施可有效减小洞顶土压力,不同减载措施的减载效...     

太沙基土拱理论计算隧道受力存在的问题

太沙基土拱理论已广泛应用在隧道结构的受力计算中,但太沙基公式中涉及的计算宽度、侧压力系数和摩擦系数以及土拱模式尚未得到充分的理论解释和实验验证,工程技术人员对模型参数的物理意义认识不够清楚,参数选择不够准确。文章详细分析了计算宽度、侧压力系数和摩擦系数以及土拱模式的物理意义,对比了这些参数之间的异同,给出了选择不同的参数对土压力计算结果的影响。分析计算表明:计算宽度和土拱模式的选择对土压力具有较大的影响,应该根据实测结果选择计算宽度和土拱模式或者在施工扰动范围较大时选择更大的计算宽度和更保守的土拱模式;选取主动土压力系数是偏于安全的;摩擦角的选取对土压力也有较大影响,建议选择临界摩擦角或者临界摩擦角的一半进行计算。     

考虑围岩软化与膨胀对松动围岩压力的影响研究

传统围岩松动压力计算理论不能考虑膨胀土隧道增湿软化和膨胀效应引起的应力增量。文章以南京平山软弱膨胀土隧道为工程背景,对松动围岩压力的计算方法进行改进,基于太沙基理论将围岩强度软化、增湿膨胀的影响加以考虑,进而提出一种新的围岩压力数值计算方法——"极限平衡数值法"。文章运用有限差分软件FLAC3D分析了围岩在增湿软化、膨胀前后应力变化情况,并分析了隧道埋深、降雨影响深度和围岩膨胀率的影响效果。结果表明:围岩松动压力可以通过"极限平衡数值法"得到,且其大小受围岩软化、膨胀特性影响显著;随着降雨影响深度以及围岩膨胀率的增大,松动围岩压力逐渐增大;适用于膨胀土隧道松动压力计算公式中的修正系数的大小与降雨影响深度以及围岩膨胀率成正比,与隧道埋深成反比。     

不均匀地层地铁隧道拱顶荷载计算方法研究

对于断面内地层起伏的盾构隧道,其地层参数差异较大且地层分界线起伏变化,而计算参数的选取将影响荷载的计算精度。文章在经典太沙基松弛土压力公式的基础上,对起伏地层盾构隧道拱顶荷载的计算方法进行研究,分别推导了隧道断面内水平地层和倾斜地层拱顶荷载计算的修正方法。对于水平地层分界线情况,通过分析断面内上部地层所占比例,给出了滑移面宽度取值方法;对于倾斜地层分界线情况,在水平地层分界线情况的基础上,分别对隧道左右侧滑移面宽度进行分析并给了出取值方法。通过对某直径为6 m的起伏地层盾构隧道的侧向土压力进行现场测试,并与经典理论公式进行对比,其结果表明:修正公式计算结果与实测值吻合较好,验证了修正公式的适用性。文章提出的计算方法可为城市盾构隧道工程提供参考。     

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。     

砂砾地层电力顶管施工引起的地面变形研究

文章针对砂砾地层电力顶管施工引起的地面变形开展研究。首先,基于现有散粒土的沉降理论计算公式,进行某砂砾地层电力隧道顶管施工引起地面变形的理论计算和分析;其次,通过理论分析和现场实测,得到砂砾地层顶管施工引起的地面变形规律;最后,在现有理论计算公式和监测数据的基础上,利用规划求解,提出适用于砂砾地层顶管施工引起地面变形的沉降槽宽度系数计算公式。研究结果表明,土体损失是引起地面沉降的主要影响因素,沉降计算时必须考虑土体损失在顶进过程中的动态变化;修正沉降槽宽度系数计算公式能够较好地适用于砂砾地层中顶管施工引起的地面沉降计算。     

用改进层分法计算分层粘性填土主动土压力

文章针对挡土墙后粘性填土分层的情况,分析层分法计算粘性填土主动土压力在实际工程中出现的问题.在结合层分法进行改进的基础上,推导了土压力曲线分布公式及开裂深度计算式,并通过算例进行验证,得出墙后填料为两种粘性土时应采取的正确填筑方法.     

高速公路桩基承载性能自平衡测试法数值模拟研究

自平衡测试法是确定桩基承载力的一项有待于推广的新技术,解决了传统静载试验造价高、施工周期长、加载困难等问题。文章利用ABAQUS有限元软件,建立合适的数值模型,确定相应的桩土力学参数并考虑桩土接触面特性,分别对传统静载试验和自平衡试验进行了数值模拟及对比分析,同时结合自平衡测试荷载传递机理,得出桩周土为砂土且转换系数K取值为0.55~0.65时,两种试验方法得到的荷载-沉降曲线相一致。     

超大断面黄土公路隧道围岩压力计算方法分析

文章基于唐家塬超大断面黄土隧道工程实例,采用常用的五种围岩压力计算方法分别计算了围岩压力,并与实测值进行了对比分析,得出了现场实测垂直压力与太沙基理论计算结果基本吻合的结论。在此基础上提出了太沙基理论侧压力系数修正方法,并推荐采用修正后的太沙基理论作为唐家塬隧道的围岩压力计算方法。针对现有隧道深、浅埋界定标准的问题,提出了以中心线土体侧压力系数变化规律为依据的深、浅埋界定数值模拟方法。由此认为,唐家塬隧道为浅埋隧道,隧道深浅埋界限为90 m。     

盾构无障碍始发土舱压力计算模型研究

常规的盾构始发需预先凿除钢筋混凝土围护结构,土舱压力无法及时建立,即便对洞口处土体进行了止水加固处理,仍无法彻底改变洞口处土体坍塌、涌水、涌砂等问题。文章基于洞口处采用玻璃纤维筋混凝土围护结构,建立了盾构无障碍始发土舱压力计算模型,提出了盾构无障碍始发土舱压力计算公式。通过在北京地铁16号线工程中的实际应用表明,所建立的计算模型能够反映土舱压力的建立过程,可实现土舱压力的快速建立;此外始发掘进前外加泥土等材料的加入量对于建立土舱压力极为关键。     

飞龙岛大桥施工阶段抗风性能分析

文章依据规范确定飞龙岛大桥桥位处的抗风设计参数,对主桥最大单悬臂施工状态的动力特性进行了分析,确定了主梁的三分力系数取值,并通过风荷载计算与静风稳定性数值分析,验证了该桥在施工阶段的抗风性能。     

墙——桩——箱复合基础共同作用研究

本文介绍了以地下连续墙作为承重结构的墙－桩－箱复合基础的共同作用问题，推导了墙－桩－土位移影响系数，应用桩土共同作用理论及Ｍｉｎｄｌｉｎ公式，深入计算分析了墙－桩－土体系的共同作用，进而得出了墙－桩－箱复合基础共同作用的计算公式。通过对新闸路地铁车站结构的计算与分析，得出了此类复合基础的沉降、内力以及荷载分担比例等规律性的结论，可供工程参考利用。     

高填方涵洞通道设计

涵洞通道设置的合理性对工程造价和使用质量有重要影响。文章围绕高填方涵洞通道设计中的关键问题,对涵台尺寸的验算、涵顶填土垂直压力的计算及地基处理方法进行了探讨,提出了相应的设计建议。     

高填方路基工程中拱涵结构受力研究

为减少高填方拱涵开裂病害问题,首先,以实际工程为例,分析高填方拱涵的设计要点,得出高填方拱涵在荷载计算时可以不考虑汽车荷载的影响;其次,分析高填方路基拱涵的沉降曲线和涵周土压力曲线,明确拱涵的实际受力状态,并分析曲线走向的原因,确定高填方路基拱涵的上覆填土存在明显的沉降差异,这是拱涵和填土刚度相差悬殊所导致的;最后,从施工的角度说明高填方路基拱涵的施工要点。     

废渣混凝土新型路面荷载应力研究

文章在分析废渣混凝土材料特性的基础上,用有限元软件COSMOS对废渣混凝土路面荷载应力进行计算,同时采用正交设计方法对荷载应力的影响因素进行分析,得出各影响参数的变化规律,并采用均匀设计法安排参数组合,回归出适用于修筑低等级公路的废渣混凝土路面荷载应力的实用计算公式。     

远程实时监测系统在隧道明洞结构中的应用

针对川黔线某滑坡附近的隧道明洞结构,采用远程实时监控系统对围岩压力、钢筋应力、混凝土应力进行连续监测。实时监测系统具有数据采集、远程数据传输、数据曲线实时显示、监测预警等功能。明洞结构的监测数据显示,在明洞结构覆土完成后,结构内力随着施工荷载的减少及土体的固结,结构受力逐步趋于稳定,结构两侧边墙钢筋及混凝土表现为外侧受拉内侧受压,表明结构受到偏压作用,与实际情况相符。工程案例表明该实时监测系统既能及时掌握结构的受力情况,又不会影响线路的正常运营,特别适用于运营期隧道明洞结构的长期监测。