双侧壁导坑法隧道围岩受力变形研究

以昌景黄高铁瑶里隧道暗挖段DK90+550～DK90+610作为研究断面，建立三维数值模型，研究隧道双侧壁导坑法施工过程中隧道的变形和支护结构的内力，深入分析了双侧壁导坑法临时竖撑曲率半径和初期支护钢拱架间距的影响。研究表明，隧道施工过程中隧道拱顶处围岩竖向位移较大，隧道拱腰处围岩水平位移较大。当开挖左侧导坑中间土体和拆除临时支撑时，拱腰水平位移会显著增大。随着双侧壁导坑法临时竖撑曲率半径的增大，围岩的竖向位移逐渐减小，水平位移逐渐增大，初期支护钢拱架的应力逐渐减小，且临时竖撑曲率半径对围岩竖向位移的影响更加显著。围岩竖向位移和水平位移均随着初期支护钢拱架间距的增大而增大，且钢拱架的变化对拱顶围岩竖向位移的影响更为显著。     

PBA工法扣拱施工顺序的合理选择与力学分析

以沈阳某地铁车站为案例,使用MIDAS软件研究PBA工法不同的扣拱顺序下,所造成地表的沉降、结构的内力以及中柱的水平位移这三项力学特征的不同,以此来作为指标选出最合适的扣拱顺序,研究结果表明:采用先开挖边拱再开挖中拱的施工顺序,车站的结构内力与中柱柱顶的位移能得到更好有效的控制,同时先开挖边拱后开挖中拱的错步开挖与同步开挖在地表沉降、结构内力与中柱的变形这三项力学特征上差别不大。研究结果能为PBA工法扣拱施工提供理论上的支持。     

考虑材料损伤的加卸载作用对盾构隧道结构力学特性的影响研究

为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响,基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发,用全周单向受压弹簧模拟地层反力,建立二维管片一接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型,模拟不同土质中(固结粘性土、硬质粘性土、中等程度粘性)盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律,并讨论了螺栓异常工作对结构的影响,得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线,及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明:从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510,340和170 kPa;从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340,170和170 kPa;螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制,螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制,且锈蚀深度的安全限值为6 mm.     

加卸载对盾构隧道材料损伤和结构特性的影响

为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响,基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发,用全周单向受压弹簧模拟地层反力,建立二维管片-接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型,模拟不同土质中(固结黏性土、硬质黏性土、中等程度黏性)盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律,并讨论了螺栓异常工作对结构的影响,得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线,及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明:从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510、340 k Pa和170 k Pa;从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340、170 k Pa和170 k Pa;螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制,螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制,且锈蚀深度的安全限值为6 mm.     

盾构重叠隧道施工力学行为分析

我国地铁建设的快速发展,就涉及地铁建设中上下重叠隧道的相关问题进行研究。利用三维有限元方法并结合广州某重叠盾构施工的地铁工程实例分析了下洞（左线）隧道受上洞（右线）开挖产生的影响范围、上洞盾构在不同推进力下对下洞位移、应力和应变产生的影响和下洞局部范围在有临时支护条件下随上洞开挖产生位移和内力变化。分析表明：下洞隧道结构受上洞盾构施工的影响表示形式为上洞盾构前方的下洞结构存在向下桡曲,而在后方则向上隆起,直至趋于一个定值,其中下洞盾构机的盾尾需在上洞盾构机盾头前方的50 m;上洞隧道在推进过程中,推进力是控制下洞结构变形的主要因素。此时,应严格控制上洞盾构隧道施工时盾构机推进力大小并仔细对下洞结构变形进行监测;对下洞隧道施作临时支撑可以有效减小位移和结构的受力特性;分析计算得出的结论对于盾构重叠隧道设计和施工有一定指导意义。     

重载铁路货车轴载作用下嵌入式轨道受力变形分析

为研究嵌入式轨道在重载铁路中的适用性，采用有限元法，建立嵌入式轨道有限元模型，从钢轨应力、钢轨位移、轨道板位移的角度分析货车轴载对嵌入式轨道结构受力及变形的影响，并针对现有嵌入式轨道结构进行优化研究。研究结果表明：货车轴载对嵌入式轨道轨头应力、轨底应力、钢轨横向及竖向位移影响显著，其中，轨头应力、钢轨横向位移均超过限值要求，但其对轨道板位移影响较小；采用75 kg/m钢轨替换60 kg/m钢轨后，轨头应力显著减小，但钢轨横向位移仍然超过限值要求；在此基础上，随着填充材料弹性模量的增大，钢轨应力及位移均显著减小，且均在规范限值内，填充材料弹性模量建议取为400 MPa。     

不同开挖顺序对基坑围护结构变形影响分析

基坑开挖顺序对围护结构的变形影响较为明显。结合杭州某地铁车站基坑工程项目，基于考虑土体小应变特性的硬化模型，采用三维有限元软件（PLAXIS 3D）进行了数值模拟，详细分析了施工过程中不同基坑开挖工况对围护结构变形、支撑轴力、地表沉降等变化的影响。结果表明：同一基坑的围护结构左右两侧变形差异显著，分析时不能简单将土层视为水平均布土层，需对变形较大的一侧土体减少基坑堆载，尽可能将荷载分布在围护结构变形较小一侧；地连墙水平位移、地表沉降均随基坑开挖及车站的建造逐渐增大；地连墙变形受基坑开挖顺序的影响较为显著，从中间往两侧开挖对地连墙的变形影响最小，仅为18.35 mm，相较于原工况减少约25%，对工程产生最有利的影响。     

晋蒙黄河大桥主桥合拢顺序方案研究

以晋蒙黄河大桥主桥152 m刚构-连续组合梁桥为背景,利用有限元分析软件Midas Civil对其进行仿真计算,分析了包括设计方案在内的4种不同合拢方案的合拢顺序及临时固结解除时间对整体结构位移、内力以及应力的影响情况,并针对该桥提出了相对合理的合拢顺序及临时固结解除时间,其方法和结论可为同类桥梁设计提供参考和借鉴。     

连续刚构不等跨桥梁波形钢腹板合龙顺序研究

为研究连续刚构不等跨桥梁波形钢腹板在不同合龙顺序下受力及变形的变化规律,以南京仙新路过江通道北引桥为工程背景,建立有限元模型,分析3种合龙方案对成桥状态下结构应力及变形的影响。结果表明,合龙顺序对主梁应力的影响较小,但对竖向挠度影响较大,为保证该类桥梁能够在施工过程中顺利合龙,采用顺序合龙的方案较为合理。     

晋蒙黄河大桥合龙方案研究

以晋蒙黄河大桥为工程背景,通过有限元软件模拟施工过程,计算分析不同合龙顺序对主梁变形、主梁应力状态、临时约束以及固结墩成桥内力的影响,研究了临时约束释放时机对成桥状态的影响,探讨了该类桥梁合龙顺序的一般特点,为该桥合龙顺序决策提供理论依据,对今后同类桥梁提供参考。     

重载铁路轨道结构受力特性仿真分析

重载铁路朝大轴重、高运量、高密度的方向发展,对轨道结构提出了更高的需求。轨道结构在列车荷载作用下的受力特性与轨道部件尺寸、材料参数等有关。在已有研究基础上,充分结合朔黄铁路现场实测数据,采用有限元方法建立重载铁路轨道结构仿真模型,计算分析了不同轴重及不同轨道参数下的重载铁路轨道结构的受力特性(包括钢轨、轨枕、道床、路基面的弯矩、应力、变形等)。研究结果表明:列车轴重对钢轨位移与应力影响最大;采用Ⅲ型轨枕、减小轨枕间距有利于减小轨道结构受力;道床弹性模量对钢轨位移影响较大,而道床厚度对受力特性影响较小。     

混合应力状态下隧道混凝土的剪切性能

邻近现有隧道或车站的地下工程开挖可能会引起挖掘扰动区域的应力卸载和剪切变形。然而,此类混合应力状态对隧道混凝土剪切破坏和变形特征的影响尚不明确。为了研究此类混合应力状态对剪切性能的影响,设计了隧道混凝土试件在混合应力状态下的直剪试验。此类混合应力状态的实现包括3个主要步骤:①加载法向应力到初始法向应力(INS);②加载剪向应力到初始剪向应力(ISS);③卸载法向应力并同时再次加载剪向应力直至发生破坏。试验中考虑了INS和ISS的不同组合。结果表明:该混合应力状态对隧道混凝土试件的剪切破坏和变形特征具有显著影响;随着INS的升高,步骤③中的剪向位移(V_u)减小,法向位移(U_u)增大,而随着ISS的升高,V_u下降,U_u仅略微波动;在步骤③中,较大的卸载量(m_u)并不总会产生较大的位移;在当前测试条件下,混合应力状态导致破坏剪向应力的增大和卸载量(m_u)的减少。     

武汉过江隧道地震响应因素影响分析

运用ANSYS软件,以武汉过江隧道衬砌结构典型地质剖面为例,研究地基土压缩模量、衬砌模量、外径、顶板土层厚度及水深等因素对地震响应的影响,相关参数均来自工程实际,地震荷载考虑EI-centro双向地震作用,得出如下结论：（1）随着地基土压缩模量增大,衬砌同一节点竖向位移和应力最大值逐渐减小;在同一时刻,最大节点位移分布在衬砌顶部,最小节点位移分布在衬砌底部;最大节点应力主要分布在衬砌左右侧壁位置,最小节点应力则分布在左上侧壁位置区域。当土压缩模量大于20MPa后,无论是位移还是应力,其变化幅度减小。（2） 衬砌模量越大,其节点位移减小,而节点应力增大;外径越大,其节点位移较小,而节点应力除拱顶、拱底外逐渐增大,拱顶拱底应力先略微减小然后增大。（3）地基土厚度越大,其节点位移逐渐减小;节点应力则逐渐增大。（4）衬砌上部水深越大,无论是节点位移还是应力均逐渐增大。当水深在10m内时,变化幅度较小;超过10m后,变化幅度增长较快。     

市政下穿隧道与高架桥合建工程施工工序对合建结构的影响分析

市政下穿隧道与高架桥合建工程结构体系复杂，影响合建结构受力变形特性的因素很多，其中合建结构分部工程的施工工序对结构受力变形的影响特性需要在结构设计阶段研究清楚。基于实际工程对地下结构与高架桥合建工程施工工序对合建结构的影响进行深入分析。研究结果表明：先桥后隧和先隧后桥在施工工序转换过程中有较小差异，但最终受力状态基本一致；先桥后隧和先隧后桥对基坑变形的最终影响相当，但工序转化过程中差距明显，先桥后隧时，基坑最大隆起为20 mm，先隧后桥时，基坑最大隆起为14 mm，相比减少了30%。合建结构最终的受力变形状态受施工工序的影响较小，但建设过程中先隧后桥更有利于对基坑变形的控制，有效降低建设风险。     

地下开采对古滑坡稳定性影响的有限元分析

运用有限元法的基本原理,依托山西灵石龙鑫发煤业有限公司工业广场古滑坡稳定性评价这一实际课题,对古滑坡初始状态及两种开采情况下坡体位移变形与应力状态进行数值模拟和分析,得出不同工况下古滑坡坡体的位移变形与坡体应力变化规律：初始状态时．位移变形主要发生在坡体中部,坡体处于较小受压状态,滑带处于受拉状态且局部出现应力集中现象：地下开采结束后,位移显著增大,位移集中区域转移扩散,坡体所受压应力增大,局部出现压应力集中现象,滑带处拉应力继续增大且局部应力集中现象更加明显。     

六肢钢管混凝土拱桥灌注顺序分析

以在建中的小河特大桥为实例,分析不同拱厚系数和管内灌注顺序对主拱圈变形和受力影响。利用ANSYS程序的APDL语言,编制了拱轴系数为0.316,0.7,1.0时5种不同灌注顺序的命令流。计算结果表明,灌注顺序对主拱变形和钢管应力影响不大;管内混凝土应力随灌注顺序的不同而不同;拱厚系数变化对小河特大桥的影响不显著。     

六肢钢管混凝土拱桥灌注顺序分析

以在建中的小河特大桥为实例,分析不同拱厚系数和管内灌注顺序对主拱圈变形和受力影响。利用ANSYS程序的APDL语言,编制了拱轴系数为0.316,0.7,1.0时5种不同灌注顺序的命令流。计算结果表明,灌注顺序对主拱变形和钢管应力影响不大;管内混凝土应力随灌注顺序的不同而不同;拱厚系数变化对小河特大桥的影响不显著。     

地铁车站基坑支护变形特性研究

以某地铁车站基坑为研究对象，通过室内模型试验，分析了地铁车站施工过程中支护结构水平位移规律，并对比三种不同排数工况下支护结构变形，获得了排桩排数对支护结构变形的影响。研究表明，沿着基坑深度方向，桩身位移总体呈增大趋势。具体的，基坑左边缘排桩在小荷载下呈现先减小后增大趋势，在大荷载下呈现先增大后减小趋势；基坑中间部位排桩都呈现先缓慢增大后加速增大的趋势；基坑右边缘排桩在小荷载下加速增大，在大荷载下平缓增大。在距基坑顶部1/6位置，沿着基坑从左到右的方向，桩身位移呈先增大后平稳的趋势；在距基坑顶部1/2位置，沿着基坑从左到右的方向，桩身位移首先增大，随后减小，最终趋于平缓。在距基坑底部1/6位置，沿着基坑从左到右的方向，桩身位移呈先增大后减小的趋势。桩身位移峰值随着地面荷载增大呈曲线型。排桩排数越少，桩身位移峰值变化幅度越大。     

非对称、变宽度连续刚构施工合龙顺序优化方案分析

基于有限元模型,以南京至句容城际轨道交通工程K7+489.09至侯家塘站区间(45+3×80+45)m连续刚构为研究背景,计算分析了不同合龙顺序对主梁应力、结构竖向位移以及主墩应力、位移的影响,由此进行合龙顺序的优化分析。     

用广义变分原理分析38号无缝道岔的研究

将轨枕视为弹性地基上的有限长梁，用郭氏法对轨枕进行受力分析，建立了扣件阻力和轨枕变形曲线的关系；在继承现有试验成果的基础上，通过假设钢轨纵向位移函数，计算了无缝道岔结构各部分的能量，再利用广义变分原理建立了结构的非线性平衡方程组，最后用最速下降法求解该方程组，得出38号无缝道岔钢轨纵向力及位移等的分布规律。