琼州海峡隧道盾构对接冻土帷幕受力状态力学分析

采用三维有限元的方法对冻结法在盾构对接施工地层加固中所形成的冻土帷幕的应力状态和变形进行分析与安全评价,分别探讨单排管与双排管2种不同冻结方案的情况。对于盾构对接施工中刀盘拆除情况进行了模拟,分别选取圆周方向上一次性拆除不同长度的刀盘,研究其对冻土帷幕应力强度、径向变形和主应力的影响。研究结果表明,利用冻结法加固盾构对接是可行的;双排管冻结方案相比单排管冻结方案,安全性上有很大提高;圆周方向一次性拆除刀盘的长度对冻土帷幕的各个指标影响较大。 利用计算结果,可为盾构对接施工时冻结法地层加固提供参考依据。     

盾构隧道端头杯型冻结壁加固温度场数值分析

当采用杯型水平冻结工法作为盾构隧道端头地层加固方式时,确定冻结加固所需范围及加固工艺、掌握冻结帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。结合南京地铁2号线逸仙桥站西端头盾构始发工程,对杯型冻结壁加固温度场发展与分布规律进行了研究。数值模拟结果表明:在设计冻结方案下,杯型冻结帷幕厚度满足加固范围要求,开始交圈时间由早到晚依次为外圈管中圈管内圈管,形成闭合的杯型冻结帷幕的时间为15天。     

上海长江隧道联络通道冻结优化设计研究

上海长江隧道共设置8条联络通道,全部采用冻结法施工。为了优化联络通道的冻结设计参数,通过对1#联络通道冻结过程的现场实测,分析冻土帷幕厚度、冻土平均温度、开挖面温度等参数的演化规律;以冻结效率为考察指标指出了原冻结方案的不足之处,并提出联络通道冻结设计的优化方案;运用数值计算方法模拟了采用优化方案时联络通道的冻结温度场发展过程,并以采用优化方案的5#联络通道的冻结实测数据为例,对比分析了优化方案的冻结效果。实践表明,优化方案下形成的冻土帷幕有效厚度大、平均温度低、冻结效率更高。对冻结方案的优化设计为后续7个联络通道冻结施工的安全性、经济性提供了重要保障。     

盾构隧道始发端头土体加固技术应用及稳定性分析

本文以孟加拉卡纳普里河底隧道项目为依托,根据本项目地质、水文条件等相关工程资料和研究成果的总结分析,提出了适用于本项目的盾构始发端头井地层加固方案,并在盾构始发前,应用有限元三维模型以及现场监测对加固体的稳定性进行了评估。通过实施结果表明,采用三重管高压旋喷桩+冻结帷幕组合加固方案能充分确保盾构始发的安全性,对海外同类地层结构,尤其是富水软弱地层大直径盾构始发及接受具有一定的指导及借鉴作用。     

偏压浅埋隧道注浆预加固的方案优化分析

选用有限元软件3D-Sigma,采用Drucker-Prager弹塑性本构关系对隧道浅埋段进行了施工全过程的三维有限元数值模拟分析,得到围岩及支护结构的应力、变形和塑性区随开挖变化的全过程;在偏压浅埋地形条件下,探讨了地表注浆预加固对隧道稳定性的影响,同时对6种不同的加固方案进行了较详细的对比分析,根据其不同的加固效果,找出了最合理有效的加固方案。     

高速公路软基纵向裂缝处治效果分析评价

以广东西部沿海某高速公路为依托,针对该路段纵向裂缝处治的两种加固方式,建立三维有限元模型,同时考虑路面超载和地下水位变化的影响,计算加固后路基的变形情况,对比分析两种加固方式的加固效果。分析表明:坡脚采用预应力管桩的加固方案1效果比在坡脚和路基范围内均采用预应力管桩的加固方案2效果要差。现场监测结果反映方案2加固后路基变形趋于稳定。因此,在病害处治中应合理选择加固方案。     

悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响

在广泛分析目前深基坑降水的设计计算理论和施工的基础上，建立了三维渗流的有限元模型，编制了三维有限元计算程序，并以武汉长江隧道武昌盾构井深基坑降水工程为例进行计算。通过将有无悬挂式帷幕两种工况的水头降深计算结果与实际存在悬挂式止水帷幕的实际监测值进行对比，定量说明悬挂式止水帷幕对基坑降水的影响。     

冻结加固技术在长地铁联络通道施工中的应用

南京地铁二号线油坊桥—中和村站盾构区间联络通道线间距为20m,通过方案比选,最终确定采用双侧冻结加固方案,就冻结壁厚度、冻结孔布置、冻结系统设计和冻结孔施工、冻结站安装及运转等几个问题重点论述,然后从去回路盐水温度、冻结帷幕温度、地表变形3个方面总结工程监测的变化规律,并对冻结效果、风险评估进行分析。     

既有桁式组合拱桥桥面板置换加固方案可行性分析

既有桁式组合拱桥桥面板跨中底面均存在着较多的顺桥向开裂,设计尺寸和配筋较弱是所述病害发生的原因。结合该类桥梁原设计主体上安全储备低、结构上弦箱型截面梁高较小、箱内可操作空间小以及顶板预应力钢筋较多等因素,文章提出了对桥面板跨中部分采用一次拆除置换和跳槽开孔分次置换的两种加固技术方案。因拆除置换加固措施在这类桥梁加固中从未使用,有必要对该措施的可行性进行研究。笔者借助大型通用有限元程序ANSYS,建立了某桥的空间整体三维实体有限元模型,对两种置换方案的稳定性和强度进行了计算分析,分析表明采用跳槽开孔分次置换的加固是可行的,可供同类工程参考。     

盾构隧道端头井垂直冻结加固不同冻结管间距温度场数值分析

当采用垂直冻结工法作为盾构隧道端头地层加固方式时,确定冻结管间距及加固所需范围与工艺、掌握冻土帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。结合南京地铁10号线过江隧道盾构始发工程,运用有限元分析软件,在其他影响因素不变的情况下,研究不同冻结管间距对垂直冻结壁温度场发展的影响。数值分析表明： 1）用所建数值模型来模拟垂直冻结壁温度场的变化过程是可行的; 2）间距减小对温度场影响较为显著,冻结管间距每增大0.1 m,冻结壁交圈时间增加约1 d; 3）随着冻结管间距的增大,冻结壁交圈时间线性增大; 4）冻结管间距越小,垂直冻结帷幕温度越低,形成的垂直冻结壁强度越均匀。     

台阶式拱座基础的计算分析与探讨

对于台阶式拱座基础的地基应力计算,根据计算假定和精度要求的不同,主要有传统法、变形协调法和有限元数值分析法3种计算方法。基于某上承式钢筋混凝土拱桥的工程实例,对其中的变形协调法进行了适当的变换思考以适用于本工程,通过有限元数值分析法研究了地基应力沿基础背面和底面的分布情况,同时对3种计算方法的结果进行了比较分析,研究了地基刚度对地基应力的影响以及地基应力沿横桥向的分布规律。研究结论和建议可为类似工程的设计提供参考。     

连续配筋混凝土板在岩溶及采空区上的应用

连续配筋混凝土板应用于岩溶及采用空区，其作用机理与常规连续配筋混凝土路面存在本质区别。引进三维有限元分析方法，确定路面板的基本设计参数，并将板内纵向钢筋采用双层布置形式，以保证岩溶及采空区路基的稳定性，解决了岩溶及采空区路基连续配筋混凝土板的设计方法问题。     

高路堤加筋土挡墙受力变形数值模拟分析

随着基础设施的进一步发展,高路堤加筋土挡墙修筑需求增大,而高路堤加筋土挡墙受力变形较一般路堤加筋土挡墙复杂,目前对其研究较少。为研究高路堤加筋土挡墙的受力变形特性,采用实际的工程图集案例,运用有限元分析方法,建立有限元模型,通过改变结构设计参数的单一因子,分析填料、加筋率、平台宽度等主要设计参数的敏感性,筛选出满足稳定性要求的设计参数取值范围,实现高路堤加筋土挡墙的优化设计。     

MIDAS/Civil分体式小箱梁湿接缝模拟方法

以由3片分体式组合箱梁组成的30 m三跨连续梁桥为研究对象,利用大型有限元软件MIDAS/Civil,建立了3种湿接缝模拟方法的梁单元模型,分别为湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法。对比分析3种计算模型在3种荷载工况下各片箱梁的边跨跨中与中跨跨中位移解。计算结果表明:实体模型计算结果准确但建模复杂,与之相比,湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法模型建模较简单,最大误差为6.4%;湿接缝换算法、刚接梁法、横向虚拟梁法是分体式组合小箱梁桥的较合适建模方法,可用于分体式组合小箱梁桥结构分析。     

哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法研究

以中承式钢管混凝土拱桥———江山市城中大桥为工程背景,对哑铃型钢管混凝土拱桥的计算方法进行研究,对于钢管混凝土拱肋的简化计算,目前常采用换算截面法和统一模量法,应用这两种方法分别建立平面有限元模型,同时,采用大型通用有限元程序,根据实际截面建立空间有限元模型,对这几种方法计算所得的理论值以及成桥荷载试验所得的实测值进行分析比较,为该类桥梁的计算提供参考。     

冻结降温导致地铁盾构隧道漏水的数值与理论分析

为研究地铁盾构隧道正上方基坑冻结开挖诱发隧道环缝渗漏水的问题,采用数值分析方法建立三环管片衬砌结构的三维有限元精细模型,主要研究冻结降温作用对盾构隧道环缝、纵缝张开量的影响,并结合接缝处细部构造的特点对隧道环缝出现漏水的原因进行理论分析。结果表明： 1）盾构隧道管片纵缝、环缝张开量和螺栓应力随着冻结温度的降低而增大; 2）在地层荷载与冻结温度共同作用下,盾构隧道环缝最大张开量为纵缝最大张开量的4.2倍; 3）环缝张开使得接缝处管片与橡胶密封垫接触不紧密,进而导致橡胶垫与接缝槽接触产生的摩擦力小于水压力,这是隧道漏水的主要原因。     

边坡开挖的有限元数值模拟分析

有限元的基本思想是将问题的求解域划分为一系列的单元,单元之间仅靠节点连接,单元内部点的待求量,可由单元节点量通过选定的函数关系插值求得。基于有限元数值模拟分析的基本思想,对不同地貌形态的路堑边坡开挖稳定性进行有限元模拟检算,通过建立单元刚度矩阵及相应的力学模型,借助于大型计算程序ANSYS求解,结合实际,探讨了石灰岩边坡随开挖进行的渐进破坏规律,为石灰岩地区高陡岩石边坡的设计提供了依据。     

章江大桥稳定分析

以章江大桥为例,分别采用3种钢管拱肋刚度的计算方法,建立了有限元模型,采用有限元分析程序ANSYS对成桥运营阶段第1类稳定和第2类极值点稳定进行了分析。分析表明,考虑几何非线性、材料非线性和初始缺陷的非线性稳定的失稳荷载比线性屈曲计算值要小很多;采用试验数据法模拟钢管拱肋刚度的计算结果无论是稳定系数还是非线性稳定系数都较为安全。对该类桥梁的设计具有一定参考意义。     

连续悬索桥受横向风载的分析

应用对简支悬索桥承受横向风载时的均等分配法原理，增补了对三跨连续悬索桥受横向风载时的近似计算公式。为了校核它的精度，首先对算例的三维空间结构进行平面模拟，然后应用平面杆系有限元法程序对它进行了计算，两种方法的计算结果，比较接近，因此，它们均具有实用价值。     

大直径水下盾构隧道接缝弹性密封垫防水性能研究——设计方法与工程指导

大直径水下盾构隧道具有大直径、高水压、地质条件复杂等工程特点,对隧道接缝弹性密封垫的防水密封提出了极高的要求。为解决目前国内外该方面研究大多基于某一特定工程进行专项试验,缺少设计方法提炼的问题,在调研国内典型大直径水下盾构隧道的接缝防水构造的基础上,建立接缝弹性密封垫的设计方法,该设计方法由工程参数提取、试验前有限元预分析、试验研究和试验后有限元分析4部分内容构成。最后,应用该设计方法成功指导南京纬三路长江隧道的接缝弹性密封垫设计,证明其科学性和可行性,可为我国类似盾构隧道防水设计实践提供参考。