加劲肋对钢顶管轴压稳定性的影响

通过数值分析研究了不同类型的加劲肋在钢顶管轴压稳定性中的作用,综合考虑实际工程中的工程造价和管内施工空间,得出了正交加劲肋可以有效提高钢顶管轴压稳定性的结论。所得结论可为钢顶管的设计和施工提供有益参考。     

大直径长距离钢顶管施工风险及控制

青草沙水源地原水工程是施工范围最大的一次在市区实施钢顶管施工的项目。其中,严桥支线的线路全长为双线27 km,钢管直径为DN3600 mm;金海支线线路全长为双线8.6 km,钢管直径为DN2800 mm。该文通过青草沙水源地原水工程严桥支线和金海支线的部分工程案例,分析了大直径长距离钢顶管的施工风险,并给出了风险控制措施。其施工技术对类似工程的施工具有一定的参考价值。     

大跨钢管拱桥船撞连续垮塌过程及关键参数研究

为研究大跨钢管拱桥在船撞作用下的受力机理,以瑞典阿摩尔桥(AlmBridge)船撞垮塌事故为工程背景,船撞力基于AASHTO规范,采用理论公式、三维非线性有限元整体和局部模型,从结构参数和船撞力两方面研究大跨钢管拱桥船撞作用下的连续垮塌过程,并分析关键影响因素。结果表明:阿摩尔桥整体结构宽跨比较小,横向稳定性不足,且缺乏结构冗余度;主拱钢管截面径厚比与临界屈曲应力成反比;船撞作用值和撞击面积也极大影响临界屈曲应力。连续垮塌过程为:船撞作用下钢管截面变形,降低屈曲临界应力;撞击处局部屈服使拱轴压应力增大,至临界应力后局部失稳破坏,导致整体结构垮塌。     

波纹钢腹板剪切屈曲分析中初始缺陷的模拟和影响程度分析

通过非线性有限元方法分析波纹钢腹板剪切屈曲极限荷载和屈曲模态,采用一致缺陷模态法模拟波形尺寸缺陷,钢板厚度缺陷则通过钢板厚度分布函数对单元厚度的修正来引入。分析结果表明过大的波形尺寸缺陷会降低波纹钢腹板的剪切屈曲极限荷载,而波纹钢腹板对因钢板厚度缺陷而引起的过早屈曲要大大优于平钢腹板,微小的厚度缺陷对波纹钢腹板的剪切屈曲极限荷载影响很小。     

波纹钢腹板剪切屈曲影响因素分析

采用考虑剪切变形的8节点曲壳单元离散波纹钢腹板,并用有限元方法进行非线性剪切屈曲分析。分析中采用一致缺陷模态法和引入钢板厚度缺陷分布函数的方法进行波形尺寸缺陷和钢板厚度缺陷的模拟。在此基础上研究了波纹形状、腹板整体外形尺寸和钢腹板厚度等因素对波纹钢腹板剪切屈曲极限荷载和屈曲模态的影响。     

FRP-混凝土-钢管组合方柱轴压性能及承载力计算模型

为了给FRP-混凝土-钢管组合方柱的设计和施工提供参考,促进其在桥梁墩柱等腐蚀环境下的工程结构中应用,通过21根方柱的轴压试验,重点研究空心率、钢管径厚比和FRP约束特征值对FRP-混凝土-钢管组合方柱轴压性能的影响。基于极限平衡理论及FRP约束混凝土实心方柱的试验结果,对FRP-混凝土-钢管组合方柱进行受力分析,提出了其轴压承载力计算模型。结果表明:外层FRP管和内层钢管对FRP-混凝土-钢管组合方柱中的混凝土具有较大约束,其强度和延性均得到显著提高;其轴压性能与外层FRP约束程度和内层钢管径厚比密切相关;基于极限平衡理论提出的FRP-混凝土-钢管组合方柱极限承载力计算模型的计算过程简单,且计算值与试验结果吻合较好。     

圆钢管混凝土轴压中长柱的承载力

首先应用模型柱法,对钢管混凝土轴压中长柱荷载-变形关系进行全过程分析,得到了钢管混凝土轴压中长柱承载力的数值解法;其次,根据切线模量法推导了钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算公式;再次,基于模型柱法,探讨了构件长细比、混凝土强度等级、含钢率和钢材屈服强度对钢管混凝土轴压中长柱承载力稳定系数的影响,并在修正切线模量法推导的计算公式的基础上,建立了钢管混凝土轴压中长柱承载力实用计算公式;最后将该公式计算结果与各国216根钢管混凝土轴压中长柱承载力有效试验结果进行了对比。结果表明:该承载力计算公式所得结果与试验结果吻合较好,且偏于安全。     

武汉首例矩形顶管地铁出入口施工监测及数值模拟分析

为研究矩形顶管施工对周边环境的影响,以武汉地铁2号线王家墩东站Ⅳ号出入口兼过街通道采用的矩形顶管技术试验工程为背景,通过对矩形顶管法地下通道施工过程的现场监测和三维数值模拟,分析矩形顶管施工对周围环境的影响及地层位移的变化规律,得到武汉长江Ι级阶地区地下通道采用偏心多轴多刀盘土压平衡式矩形顶管技术施工的一般规律。实测数据分析结果和数值模拟结果表明： 1）地表的最终沉降值与该处对应断面的开挖时序成正比; 2）顶管机掌子面前方土体产生地表隆起,掌子面后方土体产生地表沉降; 3）地层沉降位移随距离顶管顶进轴线的增大而减小,影响范围约为3倍洞径。     

PBL加劲型矩形钢管混凝土结构力学性能研究综述

为改善钢管混凝土套箍效应和节点传力可靠性问题,提出PBL加劲型矩形钢管混凝土结构,从管壁局部屈曲力学性能、构件力学性能、界面力学性能和节点力学性能4个方面,对已有研究成果进行总结,并与传统的钢管混凝土结构进行对比,综述了不同结构的宽厚比限值、轴压强度、轴压稳定、抗弯性能、压弯性能、剪切-滑移本构关系、节点传力长度、疲劳荷载作用下钢-混界面黏结性能、节点静力性能和节点疲劳性能,系统地阐述了PBL加劲型矩形钢管混凝土结构的力学性能优势。结果表明:在轴压和压弯荷载作用下,由于混凝土的支撑作用,以及PBL纵肋的加劲和连接作用,钢管的宽厚比限值相比矩形钢管混凝土结构提高到2倍以上;PBL加劲型矩形钢管混凝土构件轴压承载力相比矩形钢管混凝土有所提高,同时,PBL纵肋保证了构件的完全黏结,组合作用得到发挥,结构的轴压和抗弯刚度也得到提高;PBL加劲肋孔中的混凝土榫提供了较大的抗剪承载力,界面强度相比矩形钢管混凝土提高2倍以上,剪切模量提高3倍以上,有效缩短了节点传力长度,且疲劳荷载作用下,界面性能更可靠;管内PBL纵肋的抗拔作用,可有效限制节点部位主管表面弯曲变形,使节点刚度和承载力得到提高,焊趾位置热点应力集中系数明显减小,疲劳性能得到改善。     

大直径竖曲线钢顶管施工关键技术研究

轨钢管受其特性制约不宜曲线顶管,但受条件限制工程中经常碰到曲线钢顶管。结合工程实例,介绍了钢管曲线顶管管道接头的型式、顶进参数的取值、特殊管节的设置、穿越管线时的沉降控制,以及在施工过程中采用的针对性技术措施等,克服了各个技术难点,保证了工程的安全施工。     

独塔斜拉桥叠合梁施工支架安全性能分析

为了保证叠合梁支架的施工安全性,采用有限元软件分析与计算全桥箱梁的最大应力和最大变形,通过计算钢管桩承载力,并与相应荷载组合值比较,确定支架是否满足承载力要求和正常施工状态下桥梁各施工阶段排架顶端轨道梁的最大竖向位移。结果表明桥梁各施工阶段排架杆件的最大压应力小于Q235钢的容许应力值,满足承载力要求;桥梁施工排架弹性屈曲分析特征值为4.15,满足施工过程稳定性要求。     

大直径承插式钢顶管的施工受力变形测试分析——以厦门高集海堤原水管道迁改工程为例

承插式钢顶管可以实现大曲率顶进,但管节间的相对转动对接头和管身的影响机制却未得到系统研究。为研究大直径承插式钢顶管在顶进轴线调整过程中的受力变形特性,本文通过现场测试,详细记录了海底大直径钢顶管在顶进过程中承插式接头的测缝、径向变形和纵环向应力。结果表明,承插式接头可以适应大直径钢顶管的轴线偏转要求,管节间最大相对偏转角较规范允许的焊接式钢顶管最大偏转角增大了近19倍。在曲线顶进时,承插式钢顶管自身径向变形的调整可有效降低接头处的应力水平,且管节间由偏转产生的附加应力有限。     

自密实补偿收缩混凝土填充钢管约束 RC柱的轴压性能

为研究自密实(SCC)补偿收缩混凝土填充钢管加固桥墩的轴压性能,研配了自密实补偿收缩混凝土,将其作为混凝土短柱和钢管之间的填充混凝土。制作外包钢管填充自密实补偿收缩混凝土加固混凝土短柱试件,以有无钢管外包约束、填充层混凝土强度、混凝土柱高度、核心混凝土直径、钢管壁厚度以及填充层厚度为试验参数,探究其对试件破坏模式、荷载—竖向相对位移曲线、钢管荷载—应变曲线的影响。在一定范围内,增大钢管壁厚度和核心混凝土直径能大幅度提高极限承载力;填充层起黏结和传力作用,对非全截面加载试件极限承载力无显著影响。验证了Mander公式对试验模型有良好的预估效果。     

大直径钢管混凝土桩的设计、施工及试验

为研究大直径钢管混凝土桩在桥梁工程中的应用,以某预应力混凝土连续刚构桥为背景,分析该类桩基的设计、施工及试验.该桥采用高桩承台钻孔桩基础(由4根直径为1.8m的钢管混凝土嵌岩柱桩构成),根据桩基连接构造的合理设计原则,钢管混凝土桩与承台采用环形牛腿连接,与基岩采用双套管连接.钢管混凝土桩采用栽桩法和桩侧填石压浆工艺施工.通过对桩顶悬臂端施加水平荷载进行单桩抗推刚度试验,结果证明了该桥钢管混凝土桩是安全可靠的.     

软土地区大断面矩形顶管浅覆土下穿高速变形控制分析研究

以上海市陆翔路—祁连山路贯通工程大断面矩形顶管下穿S20外环高速为背景,探讨了控制顶管浅覆土下穿高速变形的加固措施.介绍了钢管幕加固在本工程中的设计与工程实施情况,并采用三维数值仿真分析了下穿S20外环高速施工引起的变形情况,预测变形规律及结果与监测断面数据吻合性较好.工程的实施论证了采用钢管幕加固控制大断面顶管浅覆土下穿高速的可行性,可为今后软土地区类似顶管下穿高速工程提供借鉴.     

钢顶管竖向土压力计算方法对比

钢顶管作为非开挖施工的常见施工方法,其竖向土压力计算是钢管强度和刚度设计的关键。首先对常见的三种卸荷拱理论计算方法进行介绍,其后结合实际顶管工程勘察资料,以砂性土和黏性土两种常见土层为例,以传统计算方法和三种卸荷拱理论方法为准则,对影响计算结果的关键因素进行梳理,进行了等效土柱高度和竖向土压力对比分析,最后总结了钢顶管竖向土压力计算时的设计要点。     

池州长江公路大桥4号主墩钢围堰施工技术

池州长江公路大桥主桥为(3×48+96+828+280+100)m混合梁斜拉桥,4号主墩承台位于大堤压浸台的二级台阶迎水斜坡上,临近长江主航道,基坑开挖达10m,大堤侧与临江侧有较大不平衡土压力。针对此难题,通过围堰方案比选,采用锁口钢管桩加内支撑围檩结构围堰,锁口钢管桩采用刚度相对较大的820×10主钢管,钢围檩采用H型钢(沿管桩围堰四周设置2层),围堰结构受力合理。施工时,先安装第一层围檩,以第一层围檩为导向,采用DZ120振动锤施打钢管桩,控制垂直度,优化合龙工艺,完成钢管桩围堰施工。基坑土方开挖前,利用弃土修筑临江侧反压坡道,抵消不平衡土压力。基坑采用分层台阶法开挖,在枯水季节干挖土方。施工监测结果表明,围堰结构安全稳定,大堤结构安全,抗渗性能良好。     

大口径长距离土压平衡式顶管施工技术

我国管道工程施工采用的顶管设备大多有三种类型：Ф1500mm以下用泥水平衡式顶管设备;Ф1500mm以上大多采用土压平衡式顶管设备;Ф2600mm至Ф3000mm为大口径顶管,在一般情况下,超过Ф3000mm应采用盾构机施工。该文以天津市某人防工程的顶管施工技术为例,指出：大口径长距离采用土压平衡式顶管施工,应保证提高整体施工效率,充分发挥设备技术潜能。     

大跨扁平极软岩隧道大变形结构处理分析

牛头山隧道为双向6车道大跨度隧道,当开挖至绿泥石云母片岩段时发生了严重的大变形,拱顶最大下沉达1.6 m。为解决极软岩隧道大变形问题,通过对大变形围岩和初支变形特征、发生原因的分析,确定了"分台阶大预留、快开挖、双层强支护、早封闭"的大变形处理原则和方案。施工期间通过对双侧壁、单侧壁法和三台阶法施工的现场实践,证明依托工程采用短台阶开挖工法控制围岩大变形具有十分显著的效果。在确定采用三台阶开挖方法后,对拟定的应力释放层扩挖+双层H型钢初期支护和双层H型钢初期支护+108锁脚钢管两种支护方案,在左右洞进行了平行试验,结果发现采用双层H型钢支护+108锁脚钢管对于控制大变形效果良好,最终采用该方案顺利完成了绿泥石片岩段施工。     

目录

为深化对钢管混凝土桥塔的认识,推动钢管混凝土结构在缆索承重桥梁桥塔中的应用,首先对钢管混凝土桥塔的工程应用情况及其一般构造进行了梳理,讨论了目前钢管混凝土桥塔设计中存在的主要问题,从构造简单、施工高效的角度对现有钢管混凝土桥塔构造进行了优化。而后对钢管混凝土桥塔钢壁板的局部屈曲性能及塔柱的力学性能研究进展进行了评述,并给出了推荐的设计方法。最后通过与传统钢筋混凝土桥塔和钢桥塔的对比,分析了钢管混凝土桥塔的技术特点和经济性。结果表明:由于对钢与混凝土共同承载机理认识不够深入、受混凝土单侧约束钢板的局部屈曲理论研究相对薄弱、钢混界面传力性能不明确等问题,导致目前钢管混凝土桥塔的构造过于复杂,施工高效性较差;构造优化后的PBL加劲型钢管混凝土桥塔的加劲构造、钢混连接构造更加简洁,钢壁板对混凝土的约束效应更强,无需配筋设计,能够节约用钢量、简化钢结构制造流程及现场安装工序,提高桥塔的工业化制造及装配化施工水平;考虑局部屈曲影响的加劲钢壁板构造设计方法和钢管混凝土桥塔承载力计算方法更加安全、合理;钢管混凝土桥塔具有设计灵活性、施工高效性和承灾高韧性,建设成本及养护成本远低于钢桥塔,在经济性上与传统钢筋混凝土桥塔可展开竞争,具有广阔的应用前景。