基于力学效应的隧道车行横通道布置方式

以汕昆高速公路龙川至怀集段金门隧道为依托,采用三维有限元仿真和现场试验相结合的方法,基于力学效应对隧道车行横通道不同的布置方式进行了研究与分析。结果表明:车行横通道开挖将导致主隧道围岩位移增大,但相比于主隧道施工的影响较小;车行横通道与主隧道的交叉角度越小,横通道施工引起的围岩变形越大,产生的应力集中越明显;相比于紧急停车带与车行横通道相邻的情况,紧急停车带与主隧道相对时,围岩总体变形和附加应力均较大;依托工程采用车行横通道与主隧道60°相交,紧急停车带与车行横通道相邻布置时,围岩变形满足规范要求。     

钱江隧道横通道变形缝力学行为分析

大直径公路隧道横通道设置与否以及如何设置问题一直存在较大争议,而横通道结构的力学行为规律研究对评估和控制其设置风险具有重要意义。为深入探究横通道变形缝在不均匀变形和抗震性能影响下的力学行为规律,确定其最佳设置位置,以钱江隧道工程的设计方案为基础计算模型,基于钱江隧道工程地质环境特点,提出4种相对变形模式,建立钱江场地人工波,分别从不均匀变形和抗震性2个角度,建立有限元分析模型,研究不同变形缝设置工况下主隧道及横通道的力学行为规律,进而寻找变形缝最佳设置位置,并确定其容许差异变形量。通过研究分析得出,综合考虑不均匀变形和抗震性的影响,钱江隧道横通道变形缝的最佳设置位置为距离相邻主隧道边缘1.2 m处,变形缝容许差异变形不宜小于6 cm。     

盾构隧道联络横通道地震响应振动台试验

为探讨盾构隧道与联络横通道采用不同连接方式时的地震响应特性,基于考虑横向弯曲刚度有效率的等效刚度模型,采用4~28Hz的正弦拍波作为输入地震波,开展了几何相似比为1∶40的振动台模型试验,模型制作中将盾构隧道与联络横通道分别浇筑后采用不同刚度的材料进行粘接,以模拟盾构隧道与联络横通道的刚性连接方式和柔性连接方式,同时研究了地层和结构的加速度响应规律以及结构关键位置处的应变频谱特性。研究结果表明:地震动沿隧道横断面方向输入时,地层在竖直方向上加速度放大倍率随高度增加而增大;盾构隧道与横通道连接位置拱顶处的环向应变远小于纵向应变;盾构隧道与横通道连接位置拱脚处的主应变响应峰值最大;刚性连接下联络横通道对盾构隧道衬砌应变影响区域在3倍横通道横断面宽度范围左右;柔性连接可有效减小盾构隧道和联络横通道结构上各点的应变峰值,但不会改变其频谱特性;柔性连接可使联络横通道对盾构隧道衬砌应变影响范围减小至2倍横通道横断面宽度左右。     

新建车行横通道对既有隧道结构的影响研究

对既有隧道结构的改造将引起原隧道衬砌结构与围岩的应力重分布,改变其受力状态。针对新建车行横通道对既有隧道结构的影响,以某高速公路新建复线隧道与既有隧道间车行横通道建设为例,采用三维有限元进行数值模拟研究,分析新建横通道施工过程中既有隧道结构与围岩的受力和变形特性。研究结果表明:新建横通道破坏了原隧道围岩的成拱效应,导致接口处衬砌应力集中,但影响范围局限在2倍横通道跨径距离内。该研究成果可供类似工程参考。     

马王槽主隧道与横通道交叉部施工受力特征数值模拟分析

通过采用三维有限元数值模拟主隧道与横通道组成空间复杂交叉结构的施工过程,得出横通道施工将导致交叉部开口一侧结构变形不对称增加,围岩拉应力区显著增大以及交叉连接部两侧应力集中的施工受力特征。与主隧道与横通道正交情况相比,二者以60°角斜交,应力集中系数将由1.5提高至2.0倍。从设计角度出发,尤其需要对斜交横通道锐角一侧,进行重点加固设计以确保施工期间交叉部结构的安全。     

车行横洞对隧道正洞衬砌结构裂缝的影响分析

青海大酉山隧道在建造过程中衬砌结构出现了较多的裂缝,尤其在车行横洞与主洞交叉段衬砌结构裂缝更为明显,为了破解车行横洞施工与交叉段衬砌结构裂隙的关联性,利用数值计算方法建立了有限元三维计算模型,对车行横洞施工过程中大酉山隧道主洞衬砌的变形与应力状态的影响变化进行了仿真计算,对隧道交叉区段各关键部位的计算数据进行跟踪记录与分析。通过对交叉段各关键部位位移、应力的分析表明:车行横洞不同区段的施工对主洞衬砌结构的位移及受力的影响各有不同,其中,在车行横洞最初的11m范围内其施工对主洞的影响最为显著,随后11m以外范围施工的影响逐步减弱;车行横洞对隧道正洞衬砌结构的影响最为显著的部位为拱顶与仰拱,其中拱顶的位移最大达1.7cm。     

公路隧道火灾逃生原则及横通道设计研究

为了明确公路隧道火灾逃生原则并完善现有横通道设计中的不足之处,针对现有公路隧道防灾逃生方案及横通道设计中存在的问题,在对公路隧道火灾特点分析的基础上,基于防灾减灾功能最优化原则,分别对公路隧道防灾逃生原则、横通道与主洞交角、横通道防火门设计等问题进行分析,提出了公路隧道火灾逃生方案制订原则与横通道设计的优化建议。     

纵向横系梁对双薄壁高低墩连续刚构桥抗震性能影响分析

为研究纵向横系梁对双薄壁高低墩连续刚构桥抗震性能的影响,以跨径组合为58m+100m+58m的贵州省坞家塆大桥为工程背景,采用有限元软件Midas Civil建立全桥三维模型,通过时程分析法对不同横系梁设置数目、设置位置及不同刚度条件下,桥梁关键截面的地震响应进行分析。分析结果表明,纵向横系梁对结构纵向、竖向振动影响较大,横向振动无影响;随着横系梁设置数目增加,受力较大的薄壁墩弯矩显著减小,结构内力分配趋于合理,三道横系梁设置较优;低墩与高墩高度比值为0.75时,三道横系梁(上、中、下)的最优组合为0.3 H/0.5 H/0.7 H(H为桥墩高度);当纵向横系梁与单肢薄壁墩刚度比在0.9~1.6时,桥墩结构受力是较为合理的。地震荷载下,纵向横系梁可作为耗能构件,保护主要桥墩结构,提高桥梁整体抗震性能。     

雪峰山隧道横洞专用防火门研究

公路隧道根据防灾和营运时需要,在人行横通道内都有必要设置防火门.提出了一种新型的防火门,并且阐述了其开启方式、结构型式、工作原理.这种全新的结构型式,火灾时能够真正起到防火隔烟的作用.     

雪峰山隧道横洞专用防火门研究

公路隧道根据防灾和营运时需要，在人行横通道内都有必要设置防火门。提出了一种新型的防火门，并且阐述了其开启方式、结构型式、工作原理。这种全新的结构型式，火灾时能够真正起到防火隔烟的作用。     

从人员安全疏散的观点研究特长隧道横通道间距

隧道的消防设计应以保护人员的生命安全为首要目标,横通道作为隧道的安全地带,其间距的设置在人员安全疏散中是至关重要的。本文以雪峰山隧道为工程实例,阐述了一种计算横通道间距的方法,并简述了该方法的应用。首先根据特长隧道火灾特点,从人员安全疏散的观点出发,模拟分析特长隧道4种不同火灾场景下的典型自然疏散过程,并运用火灾模拟软件FDS计算不同火灾场景、不同横通道间距情况下的危险时间,然后与相应的包含人员疏散行为特征的疏散时间相比较,得出最适宜的横通道间距,并分析其经济性。其方法和结论可为特长隧道消防系统的设计、紧急疏散方案和引导指挥体系的建立提供理论依据。     

低瓦斯公路隧道横通道附近流场分析及优化

在公路隧道建设过程中,施工机械产生的废气以及从隧道围岩渗漏出来的有毒有害气体会对施工安全造成一定的影响。针对米仓山公路隧道巷道式通风系统横通道附近瓦斯不能及时排出的问题,通过CFD数值模拟对横通道附近空气流动和危险气体的扩散规律进行研究。结果表明： 沿横通道向掌子面方向的部分区域存在风速小于0.5 m/s的危险区域。为达到消除危险区域的目的,提出增大隧道进口风速、增大风管出口风速和增设射流风机3种方法对横通道附近流场进行优化。通过对比分析发现： 增设射流风机是消除危险区域最有效的措施,并且当在进风隧道横通道前方50 m处设置射流风机时,可使得整个隧道中不存在危险区域。     

大跨度斜拉桥主塔横撑关键截面受力分析

以某大跨度斜拉桥为工程背景,采用有限元软件MIDAS/Civil建立模型,对设置横撑时主塔关键截面进行受力计算,分析主塔关键截面的应力与位移变化,研究大跨度斜拉桥主塔结构在施工荷载作用下的受力性能和变形。计算结果表明,横撑设置可有效减小主塔的位移,且应力符合规范要求,具有优越的受力性能。     

狭窄斜交横通道内多台盾构接收关键技术研究

为解决盾构接收时无法从接收井正下方拆机吊出的难题,通常的做法是在盾构到达后,通过设置暗挖横通道的方式,将盾构平移至指定位置的竖井处,再进行拆机并吊出。为解决北京地铁新机场线1#风井工程遇到的多台盾构于同一横通道接收、空间狭窄并且隧道与横通道斜交的工程难题,通过多方协调、严格管理,设计出一套合理且严谨的多台盾构接收方案和参数控制标准,解决了在狭窄空间内进行多台盾构平移接收的施工组织设计难题,并采用预埋钢环板管片、喷混凝土填充、环形钢板焊接封闭和预拌喷混凝土料装袋封堵等手段处理了斜交条件下盾构密封失效的问题,同时对横通道与隧道设计提出了一些思考。     

高海拔公路隧道人行横通道纵向间距参数设置研究

公路隧道人行横洞是火灾等灾害时逃离或疏散通道,是减少和防止火灾人员伤亡的重要应急设施。高海拔寒冷地区,人员活动能力受气温低、含氧量低等因素影响,火灾等灾害发生规律、驾乘人员反应能力和逃生能力存在不同程度降低。系统分析了公路隧道逃生通道间距与火灾场景中人员的逃离时间、逃生速度关系,基于海拔高度对火灾ASET、RSET及关键参数的影响系数分析,提出了高海拔公路隧道人行横通道间距的计算公式,并参考国内外重大工程经验及技术规范要求,提出了不同高海拔高度公路隧道人行横通道间距取值的推荐表。研究结果表明:在海拔高度3 000 m～5 500 m地区修建公路隧道,人行横通道间距为平原地区的84%～54%不等,对目前世界上海拔最高的公路隧道—米拉山隧道,计算得出人行横通道间距为平原地区的0. 65倍,对高海拔隧道设计有重要指导意义,可供后继类似工程参考。     

公路隧道应急救援横洞病害形成机理与处置措施研究

应急救援横向隧道是当分离式隧道内发生车祸、火灾等意外情况时紧急救援顺利进行的必备保证。文章以乌鲁木齐市雅山分离式隧道工程为依托,采用大型有限元软件midas GTS进行三维数值计算,研究救援横洞与主洞交叉部位及应急救援横向隧道衬砌的病害形成机理。     

隧道支护横撑立柱基础的布置与应用

在城市采用明开挖施工的隧道工程,当基坑支护结构采用对撑形式,且基坑断面较宽时,支护横撑需在中间处设置立柱以提高横撑刚度。有些隧道因抗浮需求或承载力需求,在底板处设置抗拔桩或抗压桩。这种情况下,将立柱下桩基础作为抗拔桩或抗压桩使用,使该临时结构作为永久结构,可大大节约工程造价和工程所用时间。经验算及实践,该方法结构构造及受力均能满足设计要求,且操作简单可行,值得在类似条件的工程中应用及推广。     

软岩隧道横洞施工对主洞衬砌结构影响分析

针对隧道中先浇筑主洞衬砌结构后进行横洞开挖的施工工序中横洞施工对主洞衬砌结构形变破坏的影响,以某软岩隧道为工程依托,通过隧道衬砌应力监测、初支结构形变监测以及横洞施工时主洞衬砌结构形变破坏的监测,对深埋软岩隧道横洞施工对主洞衬砌结构形变破坏影响进行了研究与分析。研究表明,隧道交叉段围岩形变量较大,围岩形变速率较大,最大水平收敛位移达到537mm。最大拱顶下沉值达到346.1mm,围岩形变速率平均值达到9.93mm/d;依托工程隧道衬砌为主要受力结构,受力随着时间呈逐渐增大趋势。局部位置处形成应力集中区,应力值达到1.13 MPa和1.03 MPa。衬砌混凝土在左拱脚与右拱腰位置处呈现受压状态,最大压应力值为0.889 MPa。拱顶呈受拉状态,最大拉应力值为6.45 MPa。深埋软岩隧道中的横洞施工对主洞衬砌结构的形变破损有着较为严重的影响,影响范围达到140m。在此软岩隧道中不宜采用先浇筑主洞衬砌结构后对横洞进行爆破开挖的施工工法。     

考虑收敛变形的通缝拼装盾构隧道纵向等效抗弯刚度计算分析

为了研究运营地铁通缝拼装盾构隧道长期沉降过程中衬砌结构横向变形对其纵向变形和受力的影响,基于上海轨道交通8号线西藏北路站—中兴路站运营盾构隧道现场试验监测数据,对等效连续化模型进行修正,考虑隧道收敛变形对结构纵向变形的影响,并将该计算方法与现有计算方法进行对比分析。结果表明:1)弯曲状态下,环缝位置不考虑剪切作用时,随着隧道收敛变形的增加,拱底环缝张开量最大值、管片拉压应力和螺栓拉应力均略有减小。2)结构纵向变形曲率半径越小,隧道收敛变形对其影响越显著。3)在大曲率半径隧道结构纵向变形状态下,隧道收敛变形对结构纵向变形的影响可以忽略;不考虑轴向拉伸导致结构纵向变形条件下,结构弯曲导致的拱底环缝张开量较小。     

大断面公路隧道主洞与车行横洞交叉口数值模拟分析

大断面公路隧道主洞与车行横洞交叉口受力复杂,论文选取正在建设的阿尔及利亚东西高速公路T2隧道的车行横洞为研究对象,根据地质勘查提供的支护参数,采用MIDAS/GTS真实模拟了隧道主洞和车行横洞施工的全过程.通过对主洞二次衬砌的受力状态分析,评价了衬砌结构的安全性.