高地应力软岩隧道大跨连拱过渡段施工技术研究

以兰渝铁路新城子隧道为背景,以确保高地应力软岩条件下隧道特大跨至连拱过渡段的围岩及结构的稳定性为目的,围绕过渡段的快速施工技术展开研究。首先分析了大跨与双连拱的现场监测的变形规律,并基于高地应力软岩隧道变形控制的基本理念,研究高地应力软岩隧道大跨与双连拱过渡段的施工技术。研究得到:提出了"延伸开挖,后期还原,刚柔并济,联合支护,双洞浇筑,整体衬砌"的高地应力软岩隧道大跨至连拱过渡段施工工法;提出了高地应力软岩隧道大跨至连拱过渡段的"十字撑"支护技术。     

波纹钢-混凝土复合式竖井支护结构稳定性研究

大亮山隧道通风竖井地质条件复杂且富水性强，施工面临较多问题，随施工深度增加，围岩质量变差，同时侧压力增大。经研究，将支护结构形式优化为装配式钢波纹板初支+钢筋混凝土二衬复合式支护体系。为保证围岩稳定性以及复合式支护结构整体安全性，本文采用FLAC^3D数值模拟软件研究6种不同工况下支护结构变形特征，对支护结构稳定性进行评价，并依据分析结果针对性提出第一环波纹板之前增设混凝土加强环，并在其中施作?42小导管(L=6 m)最优施工方案。     

基于监测数据的桩锚支护锚索应力变化规律研究

基于实际工程中锚索应力监测数据，结合工程实际施工进度以及基坑开挖过程中土压力变化规律等，研究了桩锚支护结构中锚索部分的应力演化规律，将锚索应力随时间变化分为波动期、急变期、稳定期三个阶段，分析了每个阶段产生的原因以及各自的特点。本文所提出的锚索应力变化阶段划分方式能够适应绝大多数桩锚支护结构锚索应力变化过程，该分类方法对今后桩锚支护结构中锚索应力的研究以及桩锚支护结构在实际工程中的应用具有一定的参考价值。     

隧道主动支护体系全过程信息化动态设计与智能决策方法研究

隧道支护体系全过程信息化动态设计，是真正体现隧道设计施工一体化的理想设计方式。针对传统支护设计存在的针对性不强、统一性不高、安全冗余度偏大等问题，利用信息化、智能化等手段，研究支护体系全过程信息化动态设计与智能决策方法技术路线及关键内容。首先，给出涵盖地质、支护、施工等全过程全要素信息的样本数据库构建方法；其次，综合对比分析Bagging、Random Forest、Extra Trees等6种机器学习算法模型的适用性，明确智能设计决策算法优选类型；再次，提出基于支护变形指标的支护结构安全度量化评价方法；最后，制定支护优化智能决策反馈规则。研究结果为隧道支护体系全过程信息化动态设计与智能决策真正进入工程应用奠定了基础。     

复杂环境下大跨地铁风道结构建造方案研究

采用PBA工法建造的大跨地铁风道结构施工顺序主要有逆作法和顺作法两种方法。为克服传统PBA工法存在的问题,以北京地铁8号线三期工程大红门桥站-和义站区间附属大跨风道为背景,提出一种风道负1层和负2层分别顺作的施工方案,并采用三维数值模拟方法,对风道结构不同施工方案进行研究。针对风道拱部的中导洞开挖跨度大、地层沉降控制难度大的特点,提出一种联合支护结构。工程实践表明:负1层和负2层分别顺作的结构施工方案更有利于地层沉降控制及结构安全,联合支护结构有效控制了大跨中导洞开挖引发的地层沉降,确保周边环境安全和结构自身安全。     

预应力砼连续梁体系自动配束

本文研究预应力砼连续梁体系自动配束问题，导出了适合于多跨连续梁任意体系转换型式的自动布束的力学方程。并对某三跨连续梁进行了计算，结果表明：采用本论文的调束方法，调束一次完成，不用考虑由于结构体系转换产生的徐变次内力及在超静定结构施加预加力产生的次内力。     

吊脚桩+超前微型钢管桩体系在地铁基坑工程中的应用

以紧邻国道、上软下硬二元结构地层的明挖两层两跨箱形框架结构车站青岛地铁3号线双山站基坑支护为背景,通过对当地建筑基坑的调查及场地地层的研究,采用吊脚桩+超前微型钢管桩支护体系,经过软件计算及对现场施工的反馈,支护结构受力和变形均在设计范围以内。结论:吊脚桩+超前微型钢管桩支护体系是适用于青岛当地上软下硬地层的基坑支护形式。     

洞桩法施工引起土体变形的规律研究

研究目的:洞桩法作为一种修建地下车站的新兴工法,发展迅速,但其已有的研究成果主要集中在地表沉降及管线变形上,忽视了地下结构与土体的相互作用,尤其缺乏对于四洞三跨结构洞桩施工引起土体变形研究。本文以北京地铁16号线苏州街站工程为背景,基于实测数据对导洞开挖阶段地表沉降的发展及分布规律进行分析,并结合有限元方法动态模拟地铁车站洞桩法施工过程,研究四洞三跨结构洞桩法各施工阶段引起的土体变形规律。研究结论:(1)多个相邻导洞同时开挖会引起"群洞效应";(2)对地表沉降影响最大的主要是导洞开挖、初衬施工及二衬施工这三个阶段,占总沉降量的比值分别为32%、55%和7%;(3)二衬施工完后,支护体系初步形成,除开挖面底部土体因卸荷产生竖向隆起外,其他土体主要以水平变形为主:拱顶上部土体向车站中心发生一定水平位移,同时拱顶两侧土体受支护结构伸张变形的影响,向车站外侧发生明显水平位移;(4)本研究结论可为洞桩法的推广与应用提供理论依据,并可为类似工程的施工与设计提供参考。     

京沪高速铁路南京大胜关长江大桥主跨钢梁架设方案比选

南京大胜关长江大桥为京沪高速铁路控制性工程,其上部钢梁结构体系新,技术标准高,架设难度大。在钢梁架设方案研究阶段,根据钢梁结构特点、孔跨布置,对主跨钢梁架设提出了3种比选方案。对3种方案从安装受力分析、临时工程量、对航道水域的影响以及工期等多方面进行分析比选,阐述该桥最终采纳主跨对称合龙方案作为实施方案的依据。     

“两阶段”分析法对大跨钢管桁架屋盖设计影响研究

对于大跨钢管桁架屋盖,一般的设计计算方法是基于结构采用原位散拼施工。但实际施工时往往采用提升、滑移等更为高效的安装方法。不同的施工方法可能改变屋盖在自重作用下受力体系,在结构中产生内力重分布。这种内力重分布在施工过程结束后可能仍然存在,从而对结构在运营阶段的力学行为产生影响,甚至使结构处于不安全状态。屋盖安装过程分析可以保证结构在施工阶段的受力安全,但不能确保结构在运营阶段结构的力学行为达到设计预期。因此,本文提出了大跨钢结构屋盖的"两阶段(施工阶段和运营阶段)"分析法,并以某高铁客站为研究背景,对采用分块提升安装的大跨度正交空间管桁架结构受力性能进行了研究。通过分析可知,该方法可以让结构在施工阶段和运营阶段的受力情况均处于安全可控状态。     

大跨扁平隧道施工技术

大水沟隧道是西昌至锦屏水电站辅助洞上线公路的最后一座隧道,最大开挖跨度达16.41m,开挖高度9.28m,高跨比仅有0.57,属典型的大跨扁平隧道。针对大跨扁平隧道的受力和变形特点,采用先超前支护,再分部开挖并及时进行支护,在施工过程中进行拱顶沉降监测等技术措施,确保了隧道施工安全。     

跨海高速铁路斜拉桥塔梁临时约束装置施工控制关键技术

新建福厦铁路泉州湾跨海大桥为时速350 km的跨海高速铁路桥，其主桥为五跨一联的双塔双索面半漂浮体系钢-混结合梁斜拉桥。由于该桥受海洋性季风和台风影响较大，为保证主梁在整个悬臂拼装施工期的结构安全，通过对塔梁三向临时约束装置进行合理设计，解决了结构自重、风荷载、温度荷载、施工荷载等在整个施工期产生的不平衡力问题。该临时约束装置具有现场施工操作简单、施工工效高、安全风险低、经济效益高的特点，主梁在悬臂拼装与合龙施工时不会对竖向支座和横向抗风支座产生不利影响，且在中跨合龙阶段通过及时解除塔梁临时约束装置完成结构支撑体系转换，并将纵向临时约束装置转换为合龙顶推辅助装置，实现了全桥高精度合龙。     

大跨度隧道预应力锚固体系协同承载的压力拱效应

为研究大跨隧道锚固体系的协同承载机理，以压力拱效应为量化指标进行分析，根据围岩开挖应力分布特征，设置无支护开挖、单一预应力锚杆支护、预应力锚固体系联合支护3种工况，研究不同围岩条件在各工况作用下的压力拱动态演化机制。研究结果表明：压力拱位置和厚度均受围岩条件影响，围岩条件越差，压力拱位置距隧道边界越远且厚度越大，不利于围岩稳定性控制；压力拱成拱系数变化趋势与切向应力一致，呈先增大后减小趋势，且切应力集中区域成拱系数大于1;预应力锚固体系作用下压力拱向隧道边界处移动，可有效控制围岩压力拱的继续发展，使压力拱更快达到稳定，并减小压力拱范围，优化压力拱形态，使其趋于“圆拱形”;预应力锚固体系对于围岩压力拱的影响效果优于单一锚杆支护，尤其是当围岩条件较差时，其协同承载效应更为显著。     

高速铁路大跨连续梁-拱组合结构抗震性能研究

大跨连续梁拱组合结构在高烈度震区固定墩设计困难,伴随着大跨连续梁拱组合结构的大量建设,研究其在地震高烈度区的抗震性能具有重要工程应用价值。以一座跨度(110+228+110) m大跨连续梁拱组合结构为背景,为解决其固定墩设计困难的问题,采用普通支座体系、速度锁定器体系、黏滞阻尼器体系、双曲面减隔震支座体系4种不同的抗震方案进行比选分析,分析研究表明采用双曲面减隔震支座优势明显。同时又进一步进行了双曲面减隔震支座参数设计,其在强震作用下减隔震率超过60%,减隔震效果明显。综上可以看出,在强震作用下,大跨连续梁拱组合结构采用双曲面减隔震支座后,可有效降低纵桥向固定墩和横桥向各墩的地震响应,有效防止强震作用下结构的破坏,为结构优化带来较大空间。     

北京市门头沟区高边坡预应力锚索格构梁体系的力学特性及设计优化

研究了预应力锚索格构挡墙的加固机理,并结合北京市门头沟区一高边坡工程,采用现场测试、数值分析等手段,分析了此类支护结构的受力机理和墙背土压力特征,最后通过正交分析,以边坡安全系数为控制指标,提出了该类支护结构的优化设计参数。研究结论:预应力锚索格构挡墙通过锚索将下滑力传递给深层稳定的岩土层中,形成一种边坡主动抗滑体系,由于锚索作用,墙后竖向土压力沿墙高应力重分布,出现多个应力峰值,水平土压力在墙高5 m处最大,而非墙底端,并且沿墙高方向呈连续波浪形分布;正交模型试验得出抗滑桩长度、锚索预应力、锚固段长度是影响支护效果最主要的因素。     

隧道复合支护结构协同作用的力学特性研究

复合支护结构中初期支护和二次衬砌的作用关系是隧道支护设计的关键问题之一。本文对复合支护结构的协同作用特点进行分析,提出其协同作用的三种模式并进行解析,建立基于支护承载能力曲线的隧道复合支护结构安全性评价方法。研究表明:初期支护和二次衬砌的荷载分担比与二者相对刚度有关,同时受支护时机和空间位置等因素共同影响;复合支护结构的力学行为具有明显的空间差异性,采用非等强支护设计可提高结构整体受力性能;初期支护作为主承载结构、二次衬砌作为安全储备的通常设计理念是完全可行的;支护结构最不利位置并非位于围岩变形最大处,而应采用不同的内力组合方式通过支护承载能力曲线确定。本文计算方法成功应用于贺街隧道,研究成果可为支护结构体系的定量设计和准确检算提供理论依据。     

体系转换顺序对多跨连续梁的影响

以（48＋4×80＋48）m预应力混凝土连续梁为例，采用PRBP桥梁结构分析软件，对其施工过程进行仿真分析，从体系转换顺序对桥梁结构内力及桥梁线形影响的角度，对多跨连续梁悬臂施工不同的体系转换顺序方案所产生的内力、位移进行了计算和分析。结果表明：体系转换顺序对形成连续梁体系的结构应力和位移影响不大，但对于施工阶段的影响...     

地下结构与内支撑支护体系的换撑及拆除协同施工的研究

具有内支撑支护体系的深基坑工程,在地下主体结构施工过程中将会与内支撑支护体系交叉施工,将要伴随着内支撑支护体系的换撑施工及拆除,将二者进行协同施工,显得尤为重要。以天津工程为例,首先对工程深基坑支护体系及地下结构工程概况进行了简要的说明;然后对地下主体结构分层分区及施工部署进行了详细的介绍,得出影响地下主体结构施工阶段的关键工序主要有地下室外墙防水及肥槽回填、回填养护、环撑机械拆除等;根据得出影响地下结构施工的关键工序进行对比分析,重点对肥槽回填方式进行对比,在综合考虑工期、质量、成本和施工难度的条件下得出回填素混凝土施工较为简便;对内支撑拆除前需要对主体结构的薄弱部位进行换撑加固的方案选择上,进行了详细的对比分析说明;最后,对内支撑支护体系的机械拆除与爆破拆除两种方式上进行了对比分析,得出机械拆除为较为简便及快捷的施工方式。     

不对称双连拱偏压铁路隧道修建技术研究

研究目的:在我国30多年双连拱隧道工程实践史中,大多数都是在公路隧道中应用,隧道断面多为等跨对称结构,大跨不对称双连拱铁路隧道的工程实践在国内还几乎为空白,对此进行深入研究。本文以新建兰渝线新作坊隧道为工程背景,采用ANSYS有限元软件分别模拟了在V级围岩地形偏压条件下不对称双连拱隧道两种不同工序的施工过程,以获取不对称双连拱隧道的受力、变形特征、施工工法、支护体系。研究结论:通过对隧道结构体系关键部位在开挖过程中的受力和变形分析,得出:(1)开挖过程中左、右洞室及中隔墙顶部关键点的应力和变形随施工步变化的规律;(2)"中导洞+右洞+左洞"的三台阶施工工法更加适合该隧道施工;(3)大跨不对称双连拱隧道采用不均衡支护体系;(4)为有效解决中隔墙顶部渗漏水的问题,在其顶部V型区域设置小导管并进行注浆,对中隔墙顶部岩体进行加固提高其抗渗性能。计算结果为该隧道的设计提供了可靠的依据,同时为该类隧道的设计提供了参考。     

金沙洲隧道淤泥质地层明挖深基坑施工风险评估及控制

针对武广铁路客运专线金沙洲隧道淤泥质地层明挖基坑复杂的地质条件和支护结构体系,采用故障树法分段对基坑支护结构体系失效风险进行分析,得到各风险因素的概率重要度,同时从直接经济损失和工期延误两方面对各段风险发生后果损失进行估计,得出各段支护结构体系失效风险等级,依据风险分析评估结果提出风险控制措施。