基于支撑伺服组合系统超深基坑安全支护技术研究

为研究城市建筑密集区域深大基坑支护体系受力规律与安全支护技术,采用数值模拟手段对昆明轨道交通4 号线火车北站深大基坑开挖过程中支护体系受力变形规律开展研究,并结合现场监测手段对支撑伺服系统布置与应用效果进行论述分析。研究结果表明: 1)受支撑形式与支撑间距影响,内支撑体系中钢筋混凝土支撑轴力水平要大于钢支撑,支撑轴力呈折线分布,在混凝土支撑施作期间围护结构容易发生较大变形; 2)引入支撑轴力伺服系统,依据数值计算与设计要求,设定正确的轴力控制值,能更好地发挥支撑对围护结构的变形控制作用; 3)工程应用实际表明,支撑轴力伺服系统在深大基坑施工应用中效果良好,采用伺服支撑段围护结构累计水平变形要小于无伺服段,支护效果更为优越。     

支撑轴力伺服系统在地铁深基坑工程中的应用

介绍一套自主研发的支撑轴力伺服系统,能够以围护结构位移为主控指标进行测控,并根据结构变形来对实时控制钢支撑轴力的大小,已成功应用到了上海若干深基坑工程中。现场数据检测结果表明:该系统能有效地控制基坑变形,提高基坑开挖的安全性。     

伺服钢支撑在杭州软土基坑中的应用

随着城市发展的加快,地下空间的开发越来越受到重视,但基坑周边的环境也越来越复杂,对基坑的变形要求也更加严苛。本文以杭州地铁区间风井基坑为例,通过分析伺服钢支撑下的侧向位移变形,得出伺服钢支撑下基坑侧向变形只有预应力钢支撑下基坑侧向变形的一半,且基坑的侧向变形与钢支撑的竖向布置方式有着密切的关系;同时,通过分析伺服钢支撑与普通支撑下地表沉降数据,证明了伺服钢支撑对控制周边环境有着良好的效果,可为杭州地区同类型基坑变形控制提供参考。     

温度作用下深基坑钢支撑自伺服系统轴力研究

该文以杭州某基坑为工程背景,结合现场监测数据,利用Midas GTS软件对基坑进行三维数值模拟,研究钢支撑自伺服系统对基坑位移的影响,以及温度作用下钢支撑轴力与位移的变化情况。结果表明:钢支撑轴力与位移随基坑开挖深度的增大而增大,开挖完成后轴力略有减小。另外,钢支撑自伺服系统能较好地控制地连墙的水平位移。在不同温度影响下,钢支撑轴力变化规律相同,基本表现为温度升高1℃钢支撑轴力增加约19.5 kN。     

基坑伺服钢支撑轴力监测数据处理的ARIMA模型探析

为了合理调控软土深基坑中钢支撑伺服系统轴力,以上海市"淞沪路-三门路下立交工程"为工程背景,通过建立ARIMA模型,对基坑伺服钢支撑轴力监测数据处理过程进行了探析,所得结果可为今后类似基坑的围护优化设计提供参考。     

伺服钢支撑对杭州软土地层地铁深基坑变形的影响研究

依托杭州地铁某深基坑工程,通过对轴力伺服系统及周边环境实测数据进行研究,分析轴力伺服系统在软土地区深基坑中控制基坑变形和保护周边环境的作用,解决复杂环境下软土地层地铁深基坑变形过大的技术难题。结果表明:钢支撑轴力伺服系统能较好地控制基坑变形和减小周边地表沉降,从而保证周边建筑物及管线的安全。     

石家庄地铁1号线北宋站钢支撑轴力变化规律分析

基坑的整体稳定性及基坑周边地下管线、周边建筑物的稳定非常重要。介绍石家庄地铁1号线北宋站钢支撑施工中出现轴力频率读数仪数值变化的情况,从外部环境、基坑开挖支护以及主体工程的施工等方面分析数值波动原因。主要结论如下： 1）温度越高,钢支撑所受的轴力越大;温度越低,钢支撑所受的轴力越小。2）临近钢支撑施加轴力会减小已施加轴力的钢支撑所受轴力。3）未施工完成结构主体,只要强度达到设计混凝土强度要求,可以替代钢支撑,作为基坑支护的一部分。     

深大基坑开挖支护结构变形与内力监测

深大基坑施工过程中,支护结构内力与变形监测研究是保证基坑稳定以及施工安全的重要手段之一。以深圳地铁11号线前海湾站基坑为研究对象,对基坑开挖施工过程中支撑轴力和围护桩桩体水平位移进行了现场监测。监测数据分析表明,基坑在开挖过程中,钢筋混凝土支撑轴力最大,第一道钢支撑施作,会显著减小混凝土支撑的轴力。基坑东西两侧围护桩桩身长度和土层分布的差异,导致了基坑两侧桩体位移变化趋势差别较大。     

基坑伺服轴力钢支撑系统轴力加载策略研究

基于基坑开挖的时空效应,提出了一种基坑伺服轴力钢支撑系统的轴力施加策略,并以工程实例介绍了实施技术路线。根据理论计算和实测数据结果显示,这种轴力施加策略符合基坑设计理论,易于操作,可有效控制基坑变形,从而减小基坑开挖过程对敏感建构筑物的扰动。     

明挖公路隧道基坑钢支撑轴力监测与数值模拟分析

为研究深基坑开挖过程中钢支撑轴力的变化情况,以沈阳市南北快速干线隧道深17.8 m基坑工程支护体系中横向钢支撑为研究对象,对基坑开挖过程中的轴力变化值进行现场实时监测,并采用有限元软件MIDAS/GTS对不同工况下的钢支撑轴力进行模拟研究,得出各道钢支撑的轴力云图及变化规律。结果表明： 1）随着基坑开挖深度的增加,坑壁主动土压力逐渐增大,使得每道钢支撑轴力在短期内均呈线性增长趋势; 2）同一断面钢支撑全部架设完成后轴力有所衰减,其原因之一是连续墙后的土体发生了流变现象,使得土体应力重新分配并达到新的平衡。     

软弱围岩隧道机械化全断面爆破开挖初期支护受力特性研究

软弱围岩隧道开挖后自稳能力差,易发生大的变形、钢架扭曲等现象。为降低安全风险,依托郑万高铁高家坪隧道进口机械化全断面爆破施工,对支护体系下的围岩压力、钢架应力、初喷混凝土应力、锚杆轴力、围岩内部位移、掌子面挤出变形等进行系统试验研究。试验结果表明： 围岩压力、钢架应力、初喷混凝土应力受岩性条件、施工扰动等因素影响显著,随时间推移均呈现“急剧增大、缓慢增大、波动变化、稳定收敛”的变化规律; 通过锚杆轴力峰值位置可以初步判定围岩塑性区范围约为距洞壁3.0 m。基于现场试验监测,通过数值模拟分析了初期支护结构压应力、轴力和弯矩的分布情况,与现场量测数据相符,较好地反映了初期支护受力特征。本次试验的相关方法、手段和结论对隧道机械化大断面施工软弱围岩变形与支护体系受力研究具有借鉴作用,同时也为建立科学合理的支护结构体系提供了参考。     

埋置式波纹钢板管结构的计算方法比较

由于波纹板的刚度和对变形的适应能力,使埋置式钢质波纹管具有施工方便、环保等特点,被广泛应用于水利治理、隧道、小跨径桥梁等许多方面。该文采用有限元模型和环形压力理论进行内力分析,通过计算实例比较可知环形压力理论与有限元的计算结果基本一致。文章还认为拼接形式波纹管结构的接缝强度可以按承压形螺栓考虑,但钢结构规范计算的连接强度明显低于外国规范的强度,按目前的国家标准计算螺栓强度将成为设计的控制因素。     

超大跨度隧道上台阶CD法中隔壁力学计算模型及施工力学行为研究

为研究超大跨度隧道分部开挖法施工中隔壁结构的施工力学行为,以山东滨莱高速公路改扩建工程双向八车道乐疃隧道为依托,基于初期支护钢架与中隔壁钢架之间的内力传递、变形协调及拱脚变位,将支护体系等效为支座可移动的三次超静定无铰拱-梁固接结构,建立了上台阶先导初期支护钢架-中隔壁钢架共同承载变位力学计算模型,采用理论分析、现场测试和力学模型计算相结合的方法,对超大跨度隧道上台阶CD法施工时中隔壁的力学行为进行分析。研究结果表明:拱顶沉降和周边收敛主要经历急剧增长、缓慢变形和趋于稳定3个阶段,且各变形值均小于设计预留变形量150 mm;受施工工序和结构约束条件变化的影响,钢架内外侧应力整体呈现出先急剧变化后逐渐趋于稳定的规律,各测点应力小于型钢屈服强度235 MPa;力学模型计算结果和现场实测数据的平均相对误差为12.6%,且规律基本一致;钢架轴力在上台阶施工过程中始终为受压,且最大值均在钢架拱脚处,受后导开挖影响,中隔壁钢架轴力增大,初期支护钢架轴力减小;先导开挖时钢架弯矩大部分部位为正,拱顶部位为负,受后导开挖影响,中隔壁钢架正弯矩值及正弯矩区域减小,同时初期支护钢架正弯矩区域减小,钢架拱脚附近弯矩出现负值;钢架结构整体处于偏心受压状态,受后导开挖影响,中隔壁钢架和初期支护钢架小偏心受压区域均发生移动,且两者钢架小偏心受压长度占比增大。     

让压锚杆让压管长度的解析设计方法

为确保让压锚杆在高地应力软岩大变形隧道中起到良好的让压性能,保证围岩释放变形能的同时能有效保持围岩的稳定性,基于锚杆中性点理论,在分析围岩与锚杆的相互作用时考虑让压管的让压效应,假定由让压变形量引起的相对拉伸变形量沿隧道半径符合双曲线的变化规律, 通过建立锚杆中性点两侧轴向拉力的平衡方程,推导全长锚固让压锚杆的内力计算公式。结合昆宜高速万溪冲隧道工程,得到让压锚杆的轴力分布情况及其随让压管长度的变化规律： 锚杆最大轴力随让压管长度的增加而减小,而轴力的分布形式变化不大。在此基础上得出让压管合理长度范围的设计准则： 由锚杆抗拉极限轴力确定让压管长度的下限值,以保证让压锚杆不因拉断而破坏; 根据隧道洞壁处锚杆受到的黏结摩阻力确定让压管长度的上限值,以确保锚杆中性点理论假设始终成立。     

粉土层越江盾构隧道结构受力演化分析和安全评价方法——以苏通GIL综合管廊为例

为了研究粉土层越江盾构隧道结构受力演化过程以及提出对应的隧道结构安全评价方法,依托苏通GIL综合管廊工程,以水陆交界粉土地质区段错缝拼装盾构结构为对象,采用梁单元嵌入方式,建立考虑斜螺栓连接构造的三维仿真计算模型,分析泥砂淤积和淤滩作用下管片结构应力分布与变形裂损发展过程,揭示外力影响下结构力学损伤演化规律;进而结合设计、规范要求及类似工程实例,提炼粉土层隧道结构长期安全变形控制指标,制定基于最不利原则的安全评价分级标准。研究表明： 1）在淤积和淤滩作用下,结构损伤次序均为混凝土达单轴抗压强度、混凝土达三轴抗压强度和钢筋屈服; 2）淤积工况的竖向收敛依次为606、81、1138 mm,淤滩工况的竖向收敛依次为861、1172、1479 mm,淤滩导致的竖向收敛13~15倍于淤积工况收敛,计算数据基本符合工程经验; 3）取便于监测的钢筋应力、螺栓轴力和接缝张开作为长期健康监测变形控制指标,根据结构损伤状态和设计要求,制定4级评价标准。     

纵横梁耦合连续体系在城市立交桥分合流位置处的应用分析

城市立交桥在分合流位置常通过采用异形钢结构桥梁,并设置伸缩缝的形式适应桥面宽度的改变。但对于日益增多的城市立交桥改扩建工程,分合流位置有时需要设置大型门架横梁跨越地下管网或构筑物,此时在该处设置伸缩缝会因主梁与横梁高度的叠加,导致结构高度过大。为研究该情况下的桥梁结构选型问题,提出在分合流位置采用纵横梁耦合的连续体系方案,借助有限元计算方法,对该类桥型的结构可行性进行分析,并讨论了支座横向偏心、门架横梁弯曲刚度对内力状态、整体刚度及支反力的影响,以期探明该类桥型的受力特点及关键力学参数。结果表明：恒载状态下的支反力均匀程度可作为控制性指标,检验该类桥型的受力合理性;适当增大门架横梁的弯曲刚度,可有效控制结构的竖向及扭转变形。     

大断面盾构隧道管片接头抗弯刚度取值研究

为找到一种便于工程应用的管片接头抗弯刚度取值方法,采用考虑管片接头复杂结构形式、混凝土非线性材料特性以及接缝面复杂接触传力特点的大断面管片接头抗弯分析力学模型,对广深港狮子洋隧道和南京长江隧道2座典型大断面隧道的管片接头抗弯刚度Kθ进行计算; 基于所得到的抗弯刚度Kθ的非线性变化规律和数据分析方法建立抗弯刚度取值经验公式,并开展接头抗弯足尺试验对取值结果进行验证。结果表明： 1）当接缝轴力不变时,抗弯刚度随弯矩的增大表现出明显的非线性变化规律,由接触上升段、线性下降段以及非线性下降段组成; 2）抗弯刚度与轴压比的作用关系曲线近似为线性; 3）抗弯刚度与偏心距的作用关系中分为正常使用状态下的小变形区以及伴有混凝土压碎、螺栓屈服特征的大变形区,其抗弯刚度-偏心距关系曲线可分别近似为直线和抛物线; 4）抗弯刚度经验公式的计算结果与接头抗弯足尺试验结果的相符度较高,表明该取值方法合理且计算准确度较高。