矿山法隧道下穿既有盾构隧道微变形控制技术

北京地铁8号线矿山法隧道下穿既有运营10号线盾构隧道时,采用MIDAS/GTS NX有限元软件对穿越施工过程进行三维弹塑性数值模拟,研究锁扣管幕与全断面深孔注浆条件下隧道开挖对既有结构的影响。结果表明:管幕施工导致的既有结构沉降约占既有结构最终沉降量的40%;受左右线施工先后的影响,新建隧道上方既有结构沉降略显不对称;既有结构纵向沉降呈双凹槽形,最大沉降出现在左线隧道中心线正上方,最终沉降量为2.56 mm,满足结构沉降控制的要求。经实际工程验证,锁扣管幕与深孔注浆支护体系在控制既有结构沉降方面效果良好。     

类矩形管幕预筑结构受力性能试验及参数分析

以太原市迎泽大街下穿太原火车站为工程背景，采用室内模型试验研究类矩形管幕预筑结构的破坏模式和变形规律，并模拟分析砂浆强度和铝板强度及其厚度的影响。结果表明：类矩形管幕预筑结构破坏主要发生在拱顶平截面处，破坏过程分为弹性、变形可控和屈服3个阶段；与素砂浆管幕预筑结构相比，外包铝板后结构的屈服荷载、结构承载力和竖向刚度分别提高91%,61%和286%，在此基础上增加内部连接件，结构的屈服荷载、结构承载力和竖向刚度又分别提高59%,31%和15%，增加外包铝板和内部连接件可显著提高结构受力性能；管幕预筑结构承载力和竖向刚度随铝板抗拉强度、铝板厚度的增加而增加，而受砂浆抗压强度影响较小。     

大直径超前管幕施工沉降试验研究

研究目的：北京地铁5号线崇文门站从既有运营地铁下穿过，运营地铁对沉降有严格要求，为安全顺利修建崇文门站，特进行大直径超前管幕施工沉降试验研究。 研究方法：为研究施工引起的沉降变化情况，采取了实验的方法；具体实验时，管幕采用与施工方案完全一样的实物，选取了地质情况相似的地层，管幕顶进采用水平液压干取土螺旋钻机，长支架水平导向，管幕采用的是直径600mm管棚组合，工字钢咬合，实验前已进行了理论计算，以便实验后进行实际对比。 研究结果：施工方案中提出了大直径超前管幕支护措施，用以控制地层变位。实验过程顺利，测试到了管幕施作对土层的影响，基本达到了预期目的。 研究结论：实验验证了大直径管幕施工对周围上体影响较小，实际测试数据与理论计算结果较接近，大直径管幕超前支护措施可以在实际工程中应用。     

盾构隧道近接浅埋式矩形隧道合理净距的研究

以正在建设中的深圳地铁11号线南山至前海湾站小净距重叠区间隧道为研究对象,按先明挖修建桂庙路矩形闭合框架隧道,后进行地铁盾构推进的顺序,采用FLAC有限差分程序对小净距重叠隧道进行弹塑性分析,对多种工况下的围岩位移、夹岩应力、塑性区分布等进行分析,提出矩形闭合框架隧道的管幕作用,其作用影响范围大致沿Mohr-Coulomb模型剪切破坏面(45°+φ/2)的角度,以矩形隧道宽为底边的闭合等腰三角形区域。在此区域内的地下结构均受管幕作用的影响,且距离矩形闭合框架隧道越近管幕作用越明显,在综合考虑了矩形隧道管幕作用和隧道之间近接效应的情况下,确定隧道之间的合理净距。     

暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道施工控制

以北京地铁5号线崇文门暗挖车站下穿既有地铁隧道施工为背景,探讨采用柱洞法结合超前管幕施工的控制技术.施工前对既有地铁轨道和隧道结构进行加固.根据现状评估数据制订既有地铁隧道结构沉降控制标准,并制定各施工步序的沉降控制值.监测结果表明:既有地铁隧道结构变形缝处沉降量最大,是施工控制的重点部位;超前管幕起到了防塌作用,但其自身施工引起既有地铁隧道结构沉降9.52mm,选用时应慎重;侧洞管幕施工完成时,变形缝处隧道结构累计沉降量超限,且道床与隧道间发生严重脱离.采用抬升注浆和充填注浆分别对既有地铁隧道结构累计沉降量超限及道床与隧道间脱离进行处理,最终将既有地铁隧道结构沉降量控制在16.75 mm以内,道床与隧道间脱离区域被有效填充,确保了施工期间既有地铁线路的安全运营.     

基于变形控制的密排管幕顶管施工顺序优化分析

管幕可以为隧道施工提供强度较大的超前支护。为择优选择管幕施工顺序,减少管幕施工对地表沉降影响,以合肥大连路隧道工程为例,采用三维数值分析方法,考虑“先下排后上排连续顶入/先上排后下排连续顶入、先上排后下排间隔顶入”3种顶入顺序,研究不同管幕施工顺序对地表沉降的影响规律。研究结果表明：(1)上排顶管形成的土拱效应对下排起到保护作用,故最佳施工顺序为：先施工管幕上排顶管,再施工两侧及下排顶管;(2)由于顶管端头的高压旋喷加固和端部结构约束,管幕顶进引起的地表变形呈现端部小,中间大的特征;(3)侧排顶管不影响沉降叠加区最大沉降值,横向地表沉降曲线类似于S形,地表沉降最大值为12.7 mm,最终影响范围为24 m。     

超浅埋大直径管幕下穿特级火车站微扰动施工关键技术研究

太原市迎泽大街下穿火车站通道工程采用新管幕法施工,为国内首例大直径管幕下穿运营火车站的工程。工程地质及周边环境复杂,为减小对周边土体及站内轨道、雨棚、站台等周边环境的影响,保证车站正常运营,管幕施工时必须采用微扰动施工技术。以该工程为背景,采取数值模拟计算管幕施工对周边土体及重要建筑的影响,预估施工风险。对管幕施工中顶管掘进机选型、管节结构与密封、顶管精度控制、顶进参数控制、膨润土触变泥浆、障碍物处理、触变泥浆置换等关键技术进行了研究及应用,经实践证明管幕施工对地层及周边环境的扰动较小,满足车站正常运营要求,也进一步加快了新管幕法的推广应用。     

管幕-结构法下穿站场股道与站台沉降特征模拟分析

管幕-结构法下穿太原火车站站场地下通道工程,具有断面大、埋深浅、地表沉降控制严格等特点。为揭示管幕-结构法施工特点,采用数值计算对群管顶进、钢管切割及混凝土浇筑、土方大开挖等主要工序下,股道、站台沉降变化规律进行研究;并依据管幕结构施工地表沉降曲线特征,制定股道允许沉降控制标准。结果表明:(1)采用先下后上的钢管顶进次序,利于减小地表沉降;(2)管幕-结构法施工中,群管顶进、钢管切割与混凝土浇筑以及土方开挖引发的地表沉降比例分别为50%、36%和14%;(3)管幕-结构法施工地表横向槽主要出现在W+2Htan41°范围内;(4)股道允许沉降值为21 mm。     

运营高铁箱梁顶升平移纠偏关键控制参数及结构稳定性分析

受周边环境变化及人类工程活动等多种因素影响，部分高铁桥梁地段出现了较大的横向偏移。为获得运营高铁箱梁顶升平移纠偏施工中的关键控制参数，通过建立轨-梁-墩实体数值模型，分析不同工况下轨道结构的应力变化规律，提出单次最大顶升及平移量；同时选取施工期间最不利工况，检算不同偏移量下轨道结构的稳定性。研究表明：随着顶升高度和平移量增加，轨道结构应力逐渐增大，为尽量减小纠偏施工对轨道结构的影响，建议最大顶升高度和单次最大平移量为10 mm,单个“天窗点”累计平移量控制在20 mm以内；箱梁和桥墩应力以及支座反力随支座支撑状态和偏移量的增大逐渐增加，以箱梁拉应力和支座反力作为控制条件，在不降速运行情况下，为保证轨道结构的稳定性，可实施的最大纠偏量为80 mm。本研究成果可为运营高铁箱梁顶升平移纠偏施工提供关键控制参数及理论依据。     

束合管幕结构结合缝受剪性能足尺试验研究

为降低对城市地面道路、管线、建(构)筑物的影响,改善管幕法修建的地下通道结构受力,提出一种依托横向预应力的新型地下结构形式——U-BIT束合管幕工法。该工法采用矩形钢管,通过沿环向施加预应力,使各个钢管之间协同受力,形成受力整体,进而达到减小构件尺寸、提高结构的整体刚度和承载能力的效果。然而,U-BIT束合管幕结构的施工工艺以及结构性能的研究还处于初期阶段,其结构力学性能和受力薄弱点均不清晰,为保障该结构的施工安全,探究该束合管幕结构的性能以及拓展该结构的适用性,亟需对束合管幕结构的受力性能进行研究。本文在工程需求和前期文献调研的基础上,针对该束合管幕结构开展受剪性能的足尺试验,探究束合管幕结构在剪切作用下的变形响应,结果表明：预应力可有效增大结构抗剪刚度;结合缝薄弱位置出现在混凝土与钢管节的黏结界面处,无预应力作用时,主要由界面黏结作用及锁扣承担剪力,而锁扣抗剪承载仅在极限状态下发挥作用,设计时不宜考虑,建议仅考虑黏结作用;在结合缝张开以后,混凝土与钢管节有效黏结面积会显著减小,抗剪刚度随之降低,并引起结合缝错台的大幅增加,进一步引起抗剪承载力降低。     

地铁超浅埋暗挖车站管幕洞柱技术探讨

为避免断厅车站产生,传统的浅埋暗挖工法已不能满足现实需要,为此,结合实际工程,将管幕工艺引入到传统的浅埋暗挖车站常用的工法当中,充分发挥各自优点。文章对超浅埋暗挖车站管幕洞柱法施工技术的设计思路、主要技术参数确定原则、如何分阶段开挖及关键部位设计进行阐述,并进一步对管幕间的连接、钢管幕混凝土复合结构薄弱环节加强设计、不同种类支护结构过度设计、沉降控制等问题进行探讨。     

暗挖拱盖法地铁车站拱部结构矢跨比影响分析

为研究暗挖拱盖法施工时拱部矢跨比对车站结构的影响，以青岛某地铁车站工程为例，基于有限元分析软件MIDAS GTS,对比分析站台宽度为11 m和13 m两种车站结构下，不同矢跨比对其结构受力与变形的影响。研究结果表明：当矢跨比从0.16增大至0.24时拱部施工阶段拱顶弯矩最大，弯矩先减小后增大，整体结构施工时拱部与直墙交界处弯矩最大；两种跨度的车站弯矩分别减少了42.1%和44.6%;轴力随矢跨比的增大而减小，矢跨比对拱部施工阶段的影响较大；矢跨比对结构变形的影响非常明显，拱顶沉降、拱肩沉降与拱脚净空收敛均减少了1/3左右。在考虑整体结构施工与车站结构合理跨高时，拱部矢跨比越大，结构越合理。     

线间距对交会压力波的影响研究

基于三维、非定常雷诺时均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型,采用滑移网格技术,对高速列车明线交会及隧道内交会时的空气流场进行数值模拟。研究不同线间距对高速列车交会压力波的影响。研究结果表明:明线交会压力波幅值随线间距的减小而增大,线间距从4.6 m变为4.4 m时,交会压力波幅值增大约8.3%;线间距从4.4 m变为4.2 m时,交会压力波幅值增大约8.5%;隧道交会压力波头波幅值随线间距的减小而增大,对非交会时段隧道压力波影响不大,线间距从4.6m变为4.4 m时,车体表面测点交会压力波头波幅值增大5.7%;线间距从4.4 m变为4.2 m时,交会压力波头波幅值增大5.8%;隧道壁面测点压力波幅值增加约2%,且隧道内2车交会,靠近交会位置的测点压力变化要远大于远离交会位置的测点。     

挑臂式钢箱梁面板-中纵梁构造细节疲劳性能研究及构造参数分析

为研究挑臂式面板-中纵梁构造细节的疲劳特性，运用大型通用有限元软件ANSYS建立精细化分析模型，结合热点应力法、Palmgren-Miner线性累积损伤理论及雨流计数法对该构造细节进行横纵向疲劳车加载应力结果计算分析，并开展构造参数影响研究。研究结果表明，轮载作用下该细节经历多次应力循环，应力影响线具有明显的轴重识别效果，采用横向应力/竖向应力研究其疲劳特性是合适的；该细节面板焊趾较腹板焊趾应力水平高，更易发生疲劳开裂，而腹板处焊趾具有无限寿命；面板厚度从12 mm增加到20 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力分别降低55%和40%,中纵梁腹板与附近U肋的间距从250 mm增加到400 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力增幅达61%和58%,而中纵梁腹板厚度从12 mm变化到20 mm,面板焊趾处和腹板焊趾处的热点应力基本不变，维持在53 MPa和22 MPa左右。建议在充分考虑安全性和经济性的情况下，合理选择面板厚度及中纵梁腹板与附近U肋的间距以提高面板-中纵梁构造细节的疲劳寿命。     

新建两并行盾构隧道下穿高铁隧道模型试验研究

为研究新建盾构隧道下穿施工对既有高铁隧道的不良影响，采用离心模型试验模拟两并行盾构隧道下穿高铁隧道开挖施工。研究了两并行盾构隧道下穿施工时既有高铁隧道结构内力、拱顶变形、拱底变形和地面沉降的变化规律，同时考虑高铁隧道沉降缝对其结构的影响。模拟研究表明：后行盾构隧道开挖引起的不利影响小于先行盾构隧道开挖引起的不利影响；对于无沉降缝的既有隧道，仰拱和拱顶纵向沉降分别呈U形和反U形；考虑沉降缝时，既有隧道拱顶、地面沉降值增加了100%以上，既有隧道最大纵向弯曲应变、剪应力减小了60%;沉降缝的存在不会改变高铁隧道的横向弯曲应变和变形趋势，但是在数值上会有所降低。     

基于响应面法的高强混凝土配比试验研究

为研究减水剂及矿物掺合料对高强混凝土强度的影响，将不同掺量的减水剂、硅灰及矿渣加入高强混凝土替代水泥，分析试件7 d及28 d强度变化，并基于响应面法建立了相应的响应面回归模型，最终得出了高强混凝土的合理配比。结果表明：7 d抗压强度随减水剂及硅灰掺量的增加先增大后减小，随矿渣掺量的增加逐渐减小；28 d抗压强度随硅灰及矿渣掺量的增加先增大后减小。高强混凝土的破坏形式以X状共轭剪切破坏为主。矿渣掺量是影响高强混凝土7 d抗压强度的最大因素，28 d抗压强度的影响程度顺序为：硅灰>矿渣>减水剂。高强混凝土中减水剂、硅灰及矿渣的合理添加比例分别为0.81%、10.81%、17.97%。     

CRTSⅡ型板式轨道关键参数对高速车辆-轨道垂向耦合振动响应的影响

基于CRTSⅡ型板式无砟轨道关键参数对行车安全的影响,指导轨道结构的优化,利用有限元方法和轮轨系统耦合动力学原理,建立车辆-轨道-路基系统垂向耦合动力学模型,研究轨道结构关键参数对列车的振动特性和轮轨垂向作用力的影响规律。研究结果表明：轨道板厚度对行车平稳性基本无影响;当扣件刚度从20 kN/mm增加到100 kN/mm时,轮对和转向架的振动加速度分别增加43.94%和7.98%,轮轨垂向力增加29.83%;扣件阻尼从20 kN·s/m增大到100 kN·s/m时,轮对和转向架的振动加速度分别减小21.64%和7.09%,轮轨垂向力减小9.48%,车体变化不大;为保证行车的安全性和平稳性,扣件阻尼和混凝土支承层厚度应尽可能取较大值。     

高烈度区高地应力软岩隧道抗震措施研究

高烈度区隧道不仅面临强地震作用，而且往往面临高构造应力及软弱岩体等复杂地质条件。本文依托丽香铁路隧道，基于高地应力软岩地质条件，采用数值模拟方法，以变形缝间距及加固范围为研究对象，分析不同措施下隧道变形、地震响应特征，并对高地应力软岩条件下隧道减震措施进行研究。结果表明：随变形缝间距增大，衬砌位移逐渐减小、加速度峰值增大，由于变形缝数量上的减少导致结构吸收地震能量能力减弱，变形缝间距为12 m时达到最佳抗震效果；注浆加固条件下，衬砌位移随加固圈范围增大逐渐减小，而加速度峰值呈现先减小后增大趋势，加固圈范围为3 m时抗震效果最佳。     

钢-混组合结构抗剪栓钉的群钉效应研究

栓钉剪力连接件是组合结构中保证组合效应不可或缺的关键部件，在使用过程中总是同时使用多个栓钉连接件。因此，为研究栓钉群钉效应作用时的不均匀系数与抗剪性能，采用Ansys APDL进行参数分析，改变栓钉的间距和钢板厚度，以?22 mm栓钉群钉为研究对象。此外，为研究栓钉群钉的损伤后行为，设置不同间距，分别减小栓钉端部、中部、尾部的有效截面。计算结果表明，由于摩擦力的存在，与单钉相比，只要是多钉的推出试验，都会存在抗剪性能下降的情况，并不全是受群钉效应影响；弹性阶段不均匀剪力演高度呈月牙状，但是随着间距减小，塑性阶段不均匀剪力由月牙状向线形转变，端部的不均匀系数不断降低，尾部的不均匀系数提升，沿高度最大不均匀系数差异接近10%;弹性阶段钢板厚度改变时，不均匀系数仅发生5%变化，塑性阶段约1%,相比于栓钉间距，钢板厚度对不均匀系数的影响有限；栓钉的平均抗剪承载力随栓钉间距变化呈指数关系，栓钉的平均抗剪刚度随间距变化呈线性关系，间距越密集，平均抗剪承载力和平均抗剪刚度越低，拟合公式与计算结果吻合，相关系数均大于0.9;栓钉间距与直径比值大于6.8时，抗剪性能变化已不显著；对于越密集的栓钉群，削弱...     

玻璃钢夹砂管管土摩擦系数室内模型试验研究

通过顶管法室内模型试验,研究了玻璃钢夹砂管与回填中砂之间的摩擦系数。分析了埋深、管径和压实度对管土摩擦系数的影响。试验结果表明:(1)松砂条件下,管身摩阻力随顶进位移的增大呈线性增长,当顶进位移增大到2~3时,管身摩阻力达到峰值,最后趋于稳定;随着埋深的增大,摩擦系数逐渐增大,但增量逐渐变小,其值在0.26~0.28之间。(2)管径的变化基本上不会对玻璃钢管道与砂土之间的摩擦系数产生影响。在管径不变的情况下,随着埋深的增加,管身摩阻力也随之增加。(3)随着压实度的增大,摩擦系数也随之增大,压实度从75%增至95%时,摩擦系数从0.26增至0.32,说明压实度的变化对玻璃钢管道与砂土之间的摩擦系数的影响很大。