软土地区超深沉井抗隆起计算分析

:随着城市土地资源越来越稀缺,沉井在城市地下空间开发中应用也越来越广泛,沉井的深度和尺寸也随之加深、加大。目前规范对沉井设计未有抗突涌破坏的验算,施工单位理论水平认知相对较低,沉井下沉时突涌破坏案例也时有发生。本文结合宁波软土地区某沉井破坏案例,参照基坑工程目前研究成果,以太沙基极限承载力假定为基础,考虑沉井外侧土体抗力,尝试对沉井抗隆起计算进行分析,并采用有限元软件MIDAS GTS对工程案例进行模拟分析,通过变形趋势对沉井抗隆起计算公式进行佐证,通过不同安全系数、不同平面尺寸对沉井的坑内外土体变形趋势分析结果,为宁波等软土地区其他超深沉井提供了有益的参考。     

马鞍山长江公路大桥北沉井基础三维变形分析

对马鞍山长江公路大桥北锚沉井进行了三维变形分析,简介了模型的建立,提出了不同工况下沉井的变形特征。     

武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇新型沉井基础设计

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为三塔四跨悬索桥。该桥北锚碇基础经多方案比选采用多圆孔环形截面新型沉井结构。沉井中间大圆孔内设置十字形隔墙,圆环内沿圆周均布有小直径井孔。沉井总高43 m,共分8节,第1节为钢壳混凝土沉井,第2~8节均为钢筋混凝土沉井。北锚碇施工中采用不排水下沉、井壁增加空气幕等措施减小施工难度及风险。采用软件FLAC3D对沉井施工过程进行数值模拟分析,评估施工安全性能、施工引起的环境效应及运营加载后锚碇基础的变形等。计算结果表明,沉井分节下沉施工过程中其结构、地面变形均满足规范要求,施工可有效避免对周围建筑物和长江大堤的不利影响。     

根式沉井基础力学分析与施工工艺

为分析根式沉井基础受力机理并总结其施工工艺,对马鞍山长江大桥江心洲Z1号、Z5号、Z9号桥墩基础开展相关研究。分别建立根式沉井在竖向荷载、水平荷载及荷载组合作用下的力学模型,结合经验公式,推导出该类基础竖向、水平承载力及结构变形等的分析方法。对Z5号桥墩基础B进行受力计算,将计算结果与实测结果进行对比得出:在井壁增加根键可有效提高沉井基础的承载力。通过工程实践,确定Z1号、Z5号、Z9号桥墩基础采用以压重为主的助沉方案,根键施工按自下向上的顺序逐层进行,对称顶进。     

论大型沉井在取水泵房中的应用

详细阐述了南京城南水厂大型沉井在取水泵房中的应用,对取水泵房常用的围护形式进行了对比分析。通过理论分析及相关工程经验,确定取水泵房施工方式为不排水下沉沉井。对沉井稳定性进行了验算,采用Midas/Gen软件对沉井的内力进行了有限元计算分析,优化了常规平面框架计算的截面尺寸及配筋。理论计算分析和施工监测结果表明,设计的取水泵房沉井安全可靠,同时施工时对周边环境影响得到了有效的控制。     

沉井在上海某综合管廊中的应用实例与分析

以上海某综合管廊中沉井工程为例,对垫层厚度、下沉系数、接高稳定性、抗浮系数等内容进行了施工计算,并且分别对垫层铺设、沉井制作、沉井下沉、沉井封底等沉井施工工艺进行了分析与研究,得到以下结论:一是要强化沉井的施工计算,选择合理安全的方案;二是要注重施工过程控制,提前制定纠偏、突沉等情况的措施。     

超大型深水沉井结构分析和设计

泰州长江公路大桥主桥为三塔悬索桥,中塔采用超大型深水沉井基础。沉井平面采用倒圆角矩形,高76 m,下部为钢壳混凝土结构,上部为钢筋混凝土结构。结合该桥中塔沉井施工方法,对其在整个施工和使用过程中的最不利状态进行结构设计和验算。计算结果表明:沉井在浮运阶段倾斜角φ=0.6°,ρ-a=7.1 m;下沉至设计标高,刃脚下的土已被掏空的情况下,刃脚根部以上高度等于该处壁厚的一段沉井的井壁最大压应力为9.34 MPa;沉井最大和最小基底应力分别为1.64 MPa和0.159 MPa;沉井理论沉降量为2.5 cm,实际预留沉降量为5 cm,均满足规范要求。     

悬索桥分体组合式沉井锚碇基础的设想与模型试验

为降低传统沉井的下沉难度,同时保持传统大型沉井锚碇基础良好的承载性能,提出了一种下沉期分开设置、运营期组合共同承载的分体组合式沉井锚碇基础,并进行多组模型试验验证。基于大型锚碇基础的受力特点和相同下沉体积的原则,选取长、宽、高分别为400,200,800mm的分体沉井,对钢制模型沉井在相同密实度的砂体中开展水平加载模型试验,以确定分体式沉井的合理间距;对比分析在相同水平荷载下传统沉井和分体组合式沉井在承载能力、位移方面的异同;测试并分析分体式沉井周边的土体抗力分布、位移变化以及在短期及长期加载情况下的发展趋势。结果表明:分体组合式沉井是一种可能替代传统大型沉井锚碇的基础形式,分体式沉井比传统沉井具有更好的水平承载性能;模型试验中前井承担的水平荷载比例为65%,远高于后井承担比例;在长期水平荷载作用下,与普通沉井破坏阶段的变形以转动为主不同,分体式沉井平动产生的位移比例约为60%;沉井变形达到稳定所需时间是土压力达到稳定时间的2倍左右,沉井前方土体的最终位移约为初始位移的3倍,且其参与程度随离开沉井的距离而衰减;研究结果为分体式沉井的实际工程应用提供了初步依据。     

计算拱桥沉井基础组合式桥台的变形协调法

变形协调理论是确在台位移的存在，然后据以建立力学模型，本文介绍了采用变形协调法计算拱桥沉井基础组合式桥台的计算公式，并列出算例，以供桥梁设计者参考。     

沪通长江大桥主航道桥沉井-地基作用应力变形分布特征研究

沪通长江大桥主航道桥为(140+462+1 092+462+140)m双塔连续钢桁梁斜拉桥,29号主墩采用倒圆角的矩形沉井基础。为研究沉井施工及桥梁施工后沉井结构与地基间的受力特性,采用ABAQUS有限元软件建立沉井-地基相互作用的三维实体模型,分析5种荷载组合下沉井基底和侧壁土体的应力和变形。结果表明,沉井施工和桥梁施工后,沉井基底和侧壁土体应力沿纵、横向分布差异较大;基底的竖向应力相对较为均匀,沉井隔墙对应处基底土体的附加应力略大;沉井深度范围内侧壁土体的附加应力受相应隔墙位置的影响显著;地基土体和沉井结构产生了一定的沉降变形,沉井的沉降差异主要由架梁引起,且对桥梁上部结构影响较大。     

规则波浪作用下对称八边形沉井受力数值模拟研究

为研究对称八边形沉井结构较传统沉井结构对周围流场遮蔽效应与受力激增的改善作用,采用数值模拟方法进行沉井结构受力特性分析。基于RNG κ-ε湍流模型及RANS方程,采用Flow3d软件建立水槽三维数值模型,在验证数值模型有效性的基础上,分析对称八边形、圆端形和矩形沉井结构在入射角为0°、30°、45°、60°、90°的规则波浪作用下,各结构周围流场的流速分布特性与波浪力,并与《港口与航道水文规范》(JTS 145—2015)的计算结果对比。结果表明：对称八边形沉井结构可有效改善传统沉井结构对周围流场的遮蔽效应与受力,使结构周围流场流速分布更均匀;与入射角为0°相比,入射角为30°～60°时,对称八边形、圆端形、矩形沉井结构所受的最大总水平波浪力激增1.5～1.8倍,建议在实际工程设计中考虑入射角的影响;入射角为90°时,规范计算的矩形沉井结构波浪力低于数值模型计算的对称八边形沉井结构波浪力。入射角为0°～90°时,规范计算的圆端形沉井结构波浪力均高于数值模型计算的对称八边形沉井结构,建议采用圆端形沉井结构计算方法指导对称八边形沉井结构设计。     

桥墩抗震计算时沉井基础采用刚性基础模型的适用界限

在对沉井基础桥墩分别按刚性沉井模型和弹性沉井模型进行抗震计算的基础上，对桥墩自振频率、墩底剪力、弯矩的计算结果进行分析，建议用ah=2.0作为沉井采用刚性基础的适用界限。     

根式沉井基础水平向荷载试验研究

为研究根式沉井基础的水平承载特性,对其进行水平承载力测试,试验加载采用慢速维持荷载法.测试出同等直径和长度根式沉井基础和普通沉井基础的水平承载力,同时分析根式沉井基础的变形、井身弯矩及所承担的周围土抗力.试验结果表明:根式沉井基础与普通沉井基础相比,承载力大幅提高;根式沉井基础顶部水平位移较大,底部水平位移较小,基础中上部所受土抗力较大,对整个基础承担水平荷载起主要作用.     

邵伯三线船闸空间渗流特性研究

结合邵伯三线船闸工程,分析了应用ADINA-T热分析模块进行渗流计算的方法和建模技术。研究了空间渗流特征,给出了不同工况下渗流场的压力、流速值,探讨了二线船闸、邵伯湖等周边水文环境对三线船闸降排水、防渗效果的影响。分析表明,临湖侧横向渗流关系到防洪线渗透安全,设计中采取沉井护岸、提高墙后填土压实度等措施是合适的。     

五峰山长江大桥北锚碇沉井基础变形分析

连镇铁路五峰山长江大桥主桥为主跨1 092 m的公铁两用钢桁梁悬索桥,北锚碇采用100.7 m×72.1 m×56 m的矩形沉井基础.为了解沉井基础在施工过程中的变形及其对后续施工的影响,采用Abaqus软件建立沉井-地基以及沉井与邻近桩基础有限元模型,结合现场监测数据,针对沉井基础底板施工至主梁架设的11个工况,分析...     

深大沉井下沉阻力的现场监测

分析刃脚土阻力与侧壁摩阻力的大小和变化规律是沉井设计计算的重要内容,现有规范中所给的计算方法是否适用于大型沉井基础的设计计算,还需进一步验证。为此,通过布置刃脚踏面土压力传感器、侧壁土压力传感器以及GPS沉井姿态监测系统,对沪通长江大桥主墩沉井的下沉阻力开展了现场监测。结合大量现场监测资料,分析了大型沉井基础下沉期间的下沉机理与下沉阻力分布特征,对目前沉井下沉阻力计算中常用的规范和计算方法的适用性进行了分析,结果表明:目前的设计计算方法在计算刃脚土阻力时均未考虑刃脚所在土层前期固结压力的影响,因此,此类计算方法仅适用于沉井入土深度较小、刃脚所在土层前期固结压力不大的情况,当沉井入土深度较大时,计算值与实际值相比明显偏小;由于压力松弛效应,沉井侧壁摩阻力随入土深度的增大呈先增大后减小的变化规律,压力松弛区影响高度≥5 m。另根据现场监测结果,提出了侧壁摩阻力分布简化模型,分为以下3个阶段:第1阶段为线性增加阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布;第2阶段为压力松弛影响阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布+倒三角形分布;第3阶段为压力松弛下移阶段,摩阻力分布模式为梯形分布。研究结果可为沉井设计计算方法的优化提供参考。     

体外预应力加固在役简支梁桥变形分析

根据体外预应力加固在役梁桥实例,分析了在预加力和活载作用下单片梁的结构变形,给出了相应的变形计算公式,探讨了体外预应力加固桥梁的挠度横向分布规律及变形计算方法,试验结果表明,理论计算变形值与试验测试结果相吻合。     

板簧变形运动学分析及其应用

本文提供板簧变形时相关点运动轨迹的计算方法。阐明了“SAE圆弧”的理论背景与应用范围,给出了试验验证。推导出板簧受制动力而产生扭曲变形时的运动轨迹与扭曲中心的位置,所提供的方法可以用于非对称板簧。也给出了变截面板簧运动轨迹的计算方法。最后简要地讨论了若干应用问题。     

沉井法进行水下桥基施工的工程实践

杭州运河桥水下桥基开挖施工中,采用了钢筋混凝土沉井作为围护的方法,该文对沉井构造进行了设计计算,介绍了施工工艺。这对混凝土沉井在深基坑围护设计、施工中有一定的借鉴意义。     

沪通长江大桥28号墩钢沉井浮运阻力分析

沪通长江大桥主航道桥为(142+462+1 092+462+142)m钢桁梁斜拉桥,桥塔墩基础采用沉井基础,其中28号墩钢沉井顶平面尺寸为86.9m×58.7m,高44m。28号墩钢沉井在船坞内制造完后整体浮运至桥址处,浮运总重达14 500t。为合理地配置浮运拖轮,确保浮运顺利,采用理论方法、数值模拟方法和物模试验方法对钢沉井浮运阻力进行计算。经过对比分析,经首尾形状修正的《海上拖航指南》方法计算结果与数值模拟和物模试验结果相近似,适用28号墩钢沉井浮运阻力计算。通过计算,在钢沉井吃水8m、风速6级、对水速度2.5m/s时,钢沉井纵向拖航的总阻力为2 167kN;采用"7+1"8艘(1艘备用)拖轮的配置模式进行拖航作业,有效输出拖力(3 060kN)拖航最大总阻力(2 326.74kN),满足钢沉井浮运要求。