简谐环形荷载作用下饱和土体中圆形衬砌隧洞的动力响应研究

基于Biot理论,研究了带有衬砌的圆形隧洞在法向简谐集中环形荷载作用下的动力响应。假定衬砌为弹性体,土体为饱和多孔介质,结合边界条件及连续条件,通过傅立叶变换得到波数域中衬砌和土体的应力、位移和孔隙水压力幅值解答,最后用傅立叶逆变换得到动力响应幅值的数值解。与不考虑衬砌的隧洞动力响应相比,数值分析的结果说明衬砌对动力响应有较大影响。     

粘弹性饱和介质中圆形孔洞的动力响应

本文研究分析了粘弹性饱和介质中圆形孔洞在轴对称荷载和流体压力作用下的动力响应问题。利用Carcione提出的本构模型来描述介质的流变和松驰性质。通过引入势函数 ,在拉普拉斯变换域中得到应力、位移和孔隙水压力的解析表达式。运用拉普拉斯数值逆变换得到数值结果 ,分析讨论了反映介质粘弹性性质的参数在不同荷载条件下对计算结果的影响。分析表明介质的粘弹性性质对应力、位移和孔隙水压力的消散有很大影响。     

黏弹性饱和介质中半封闭圆形衬砌对弹性波的散射

假定黏弹性饱和介质的骨架为线性Kelven-Voigt材料,将圆形衬砌视为饱和介质,并通过引入封闭性参数来表征衬砌内边界的透水特性,考虑土颗粒、孔隙流体的压缩性以及孔隙流体与土骨架之间的黏性耦合作用,采用修正的Biot模型来描述黏弹性饱和介质及半封闭衬砌。运用波函数展开法,将入射波、散射波和折射波的势函数展开成Fourier-Bessel函数的无穷级数形式,根据黏弹性饱和介质与衬砌界面处应力、位移和孔隙流体压力连续及衬砌内边界完全自由的边界条件得到展开波函数的复系数理论解。最后通过数值计算比较弹性衬砌与内边界透水的饱和衬砌两种情况下黏弹性饱和介质与衬砌界面处及衬砌内侧的动应力集中因子的分布规律,并进一步分析无量纲入射频率、衬砌厚度及封闭性参数对黏弹性饱和介质与衬砌界面处及衬砌内侧的动应力集中因子的影响。     

简谐环形荷载作用下饱和土体中

基于Biot理论,研究了带有衬砌的圆形隧洞在法向简谐集中环形荷载作用下的动力响应.假定衬砌为弹性体,土体为饱和多孔介质,结合边界条件及连续条件,通过傅立叶变换得到波数域中衬砌和土体的应力、位移和孔隙水压力幅值解答,最后用傅立叶逆变换得到动力响应幅值的数值解.与不考虑衬砌的隧洞动力响应相比,数值分析的结果说明衬砌对动力响应有较大影响.     

弱固结围岩中圆形隧洞的地层反应

为了研究弱固结地层中圆形隧洞围岩封闭界面的特征曲线，提出了承受均布外部应力、内部压力的圆形孔洞附近的应力和位移的封闭式解。由于大多数弱固结岩土材料显示出非线性相关的强度特性，故结合非线性虎克－布朗准则采用了弹塑性模型。因此，大多数帝类现有的封闭式解均是采用线性莫尔－库伦准则获得，所以，将所推荐的解与线性准则求得的结果作比较，以评价线性假定可能的影响。结论是由线性莫尔－库伦准则所得的计算结果，对低法     

饱和砂土中的地铁圆形衬砌隧道地震响应分析

研究目的:将多屈服面动本构模型引入土体动力有限元计算,在实际工程中,验证其正确性和合理性.研究结论:多屈服面动本构模型在描述土真实特性方面具有适用的普遍性和应用的灵活性;以往采用单屈服面模型进行计算是偏于安全的.     

考虑桩土作用的桥墩车撞动力响应分析

桥墩受车辆撞击,可能发生强烈的动力响应,甚至产生破坏,对桥梁结构及行车安全造成很大威胁.为了更精确地分析桥墩受车辆撞击的动力响应,为桥梁防撞设计提供理论依据,比较分析是否考虑桩土作用所得计算结果的差异,从而探究考虑桩土作用对计算结果的影响.以郑州四环线某桥为背景,通过LS-DYNA软件基于有限域土体法、等效嵌固法、等效...     

软开关变流器的稳态分析(一)

讨论软开关变流器的稳态分析.由于分别由软开关变流器的Lr-Cr单元和大的L-C滤波器单元决定的快、慢固有频率的共存,通过启动瞬态仿真程序寻找软开关变流器的稳态解可能会造成繁琐的计算和收敛失败.由于采用了基于暂态分析的换相检测技术和基于补偿原理的换相分析技术,文章所提出的数值法显示了高可靠性和快速收敛性.对两个直流变换器、一台逆变器和一台功率因数补偿装置作的稳态分析,突出显示了仿真算法的良好性能.     

软开关变流器的稳态分析(二)

讨论软开关变流器的稳态分析.由于分别由软开关变流器的Lr-Cr单元和大的L-C滤波器单元决定的快、慢固有频率的共存,通过启动瞬态仿真程序寻找软开关变流器的稳态解可能会造成繁琐的计算和收敛失败.由于采用了基于暂态分析的换相检测技术和基于补偿原理的换相分析技术,文章所提出的数值法显示了高可靠性和快速收敛性.对两个直流变换器、一台逆变器和一台功率因数补偿装置作的稳态分析,突出显示了仿真算法的良好性能.     

悬浮隧道在波流作用下的响应分析

悬浮隧道是一种新型水下隧道,由于它直接处于波流作用的自然环境中,因此研究悬浮隧道在波流作用下的响应问题,无论是研究阶段还是设计阶段都应是关注的重点.本文将悬浮隧道和支撑结构简化为空间梁系有限单元模型,采用梁元的CR列式法(随体旋转法),在考虑波流与结构相互作用的条件下,概述波流作用下悬浮隧道系统的响应计算方法.计算分析放置深度、跨越长度、隧道断面形式和支撑形式对悬浮隧道静、动态响应的影响.计算结果表明,随着放置深度的增加,悬浮隧道的静、动态响应明显减小;隧道悬浮长度的增加,对隧道静响应的影响较小,而对动响应的影响显著;断面、支撑形式的变化对悬浮隧道的静、动态响应均有显著影响.     

泥炭质土不同赋存条件对盾构隧道衬砌结构动力响应特性影响分析

以昆明地铁3号线工程为依托,运用有限元动力分析研究泥炭质土不同赋存条件对盾构隧道衬砌结构动力响应特性的影响,为泥炭质土层盾构隧道衬砌结构抗震设计提供理论指导。结果表明:当隧道周围地层中富含泥炭质软弱夹层时,在地震荷载作用下,隧道结构受力形态呈"椭圆"状,隧道结构轴力、弯矩及主应力减小幅度较大,剪力略小,其中,两侧泥炭质土夹层组合减小幅度最大,对隧道抗震最为有利;当隧道上覆和下卧泥炭质土层时,地层交界面与隧道结构的接触点产生异常的动应力集中,是隧道结构抗震的薄弱环节,因此,盾构隧道的设计、施工应充分考虑隧道结构外侧岩土体的不均匀性,以确保隧道的长期安全性。     

可液化地层叠落盾构隧道抗震分析及对策

饱和砂土地层的盾构隧道可能因液化影响产生变形及内力变化引起隧道破坏,地层液化对叠落隧道的影响可能因结构间的相互影响而加剧.基于工程实例,采用有限元分析软件Midas GTS建立三维模型,对可液化地层叠落隧道进行水平和竖向抗震动力时程分析,分析了液化地层在隧道不同位置以及不均匀分布情况对隧道的不同影响,对液化与非液化情况...     

列车荷载作用下深厚饱和软土盾构隧道沉降分析

软土地层盾构隧道运营期沉降一直是工程界关注的重点问题。结合工程实例,采用不排水循环累积变形理论、循环三轴试验参数和简化动力有限元及分层总和法,分析深厚软土地层盾构隧道在运营期列车荷载作用下沉降响应。分析成果表明,隧道埋深越浅、隧底软土地层越厚,则运营期沉降越大;就沉降速率来看,隧道在运营期最大沉降速率将在隧道运营后的初期出现,且地层越差,沉降量越大,沉降速率越小,沉降稳定时间越长;采取一定沉降控制措施后,深厚软土地层盾构隧道在运营期列车循环荷载作用下的沉降是可控的。针对本项目的特点,结合分析成果,合理确定深厚软土地层盾构隧道沉降控制措施。     

公轨合建大直径盾构隧道车辆振动响应数值分析

对于大直径水下盾构隧道,研究并讨论列车振动荷载对隧道结构安全性及地基稳定性具有重大意义。以三阳路公铁合建长江隧道工程为背景,采用2.5维数值计算程序对三阳路长江隧道段典型断面处进行计算分析,研究地铁振动荷载和汽车振动荷载耦合作用对隧道结构及隧道下覆粉细砂层稳定性的影响。计算结果表明:(1)在地铁振动荷载与汽车振动荷载联合作用下,隧道衬砌结构的位移振动响应量值及受力情况均较小,振动荷载不会对衬砌结构自身产生不利影响;(2)列车和汽车车队耦合荷载引起隧道下覆饱和粉细砂层超静孔隙水压力在隧道正下方衰减较为缓慢;(3)隧道下覆饱和粉细砂地层由正常的地铁振动荷载及汽车荷载激发的超静孔隙水压力不会超过1 kPa,在正常地铁荷载及正常汽车荷载单独作用或联合作用下,该饱和粉细砂地层能够保持稳定,不会发生液化失稳。     

泥炭质软土地区盾构隧道抗震性能研究

文章采用ANSYS有限元分析软件,对土体与衬砌管片组成的耦合系统进行盾构隧道抗震三维有限元分析,其中考虑了土层的内摩擦角、内粘聚力。对不利于抗震的泥炭质土层采用多线性随动强化处理,使计算结果更加真实可靠。管片采用实体梁单元模拟,地震波选取汶川地震的地震动曲线。计算结果包括隧道周围土体的时程位移曲线、管片的轴力、剪力、弯矩等。最后从地震对盾构隧道的影响,对隧道抗震性能进行了初步评估,其结论可供昆明地区盾构隧道抗震设计参考。     

土质地层中隧道上覆荷载计算研究

在隧道结构计算分析时,如何计算确定作用在隧道结构上的上覆荷载的大小及分布是设计的关键。对于土质地层中的隧道,埋深较浅时上覆荷载计算时常采用全部覆土重量,而当土层较厚,隧道埋深较大时通常会采用太沙基公式、普氏压力拱理论公式及隧道设计规范公式等,这些公式在选用时尚存在一些问题,通过对比隧道在土质地层中几种公式计算的上覆荷载规律,分析各计算公式存在的问题,加以改进推导出了隧道在土质地层中竖向荷载的建议计算公式,并通过全国各地区实测数据加以验证。研究结果可为类似条件下工程的设计提供借鉴和参考。     

波流作用下悬浮隧道动态响应的分析估算

研究目的:悬浮隧道是一种新型水下隧道,由于它长期处于波流作用的环境中,因此研究悬浮隧道在波流作用下的动态响应,是工程设计中不能回避的问题。然而分析波流与悬浮隧道的相互作用,其过程非常复杂,因此寻求一种简捷实用的动态响应估算方法很有必要。研究方法:本文将支撑结构之间的一段悬浮隧道简化为简支梁,利用梁的弯曲振动方程,在考虑结构粘性阻尼和非线性流体阻尼的条件下,采用伽辽金法和数值积分法,对悬浮隧道在波流作用下的动态响应进行了分析估算。研究结果:1阶模态对隧道的响应位移影响最大;当波浪频率与隧道1阶固有频率相等而发生首阶谐振时,隧道1阶模态响应幅值大幅增加。研究结论:隧道断面形式、支承跨度及隧道放置深度对隧道的动态响应有显著影响。     

软土盾构隧道局部渗漏引起的沉降计算与分析

饱和软土地层中的地铁盾构隧道,渗漏水是主要病害之一,也是引起隧道长期沉降的主要原因。以南京地铁某区间隧道为例,首先利用有限元软件ADINA中的渗流场计算得到不同渗漏位置(拱顶、拱腰和拱底)渗流达到稳定时的静水位分布情况;再将渗漏前和渗流达到稳定时相应的静水位的变化量从渗流场中导出,将其代入结构场进行隧道沉降计算,得到软土盾构隧道渗漏引起的沉降量和沉降时程曲线,并探讨了不同渗漏点位、不同下卧土层及埋深条件下隧道局部渗漏对长期沉降的影响规律。