半荷载结构法检算浅埋(偏压)隧道结构之探讨

浅埋和偏压隧道在隧道规范和设计手册中都列有荷载计算公式.对于整体式衬砌,多年来均用荷载结构法进行结构检算,计算中不考虑施工支护受力,当前的标准图均按此法编制.近年来,锚喷支护的使用日益普及,尤其在浅埋和偏压地段锚喷的厚度大、强度高,投入费用大,其作用已不可忽视.文章提出的半荷载结构法,采用规范规定的荷载,可考虑锚杆加固后的围岩以及锚喷初期支护受力,与以往的荷载结构法相比较,认为采用半荷载结构法更加稳妥和合理.     

飞机荷载对隧道结构的动力影响分析

随着立体交通路网的发展,在机场跑道或停机坪下修建隧道的情况时有发生,这就需要研究飞机移动荷载对下穿隧道结构的影响,以确保其安全。文章依托北京市首都机场捷运工程,基于有限元法比选了节点动力荷载及面动力荷载两种简化飞机移动荷载的响应结果,结合计算结果与现场实测数据,进一步分析了飞机移动荷载对隧道结构的影响规律。结果表明:两种飞机简化荷载作用下,隧道的竖向位移变化规律相似,但节点动力荷载作用时隧道的竖向位移略大;飞机着陆点与隧道相对位置的变化对隧道结构的竖向位移变化规律影响不大;飞机位于隧道正上方三倍洞径范围内跑道时对隧道结构的动力影响是不容忽视的,不仅引起隧道结构发生明显的竖向位移,还可导致围岩压力的显著增大;而在飞机动、静荷载作用下,拱顶中心位置的围岩压力及竖向位移最大,需重点关注。     

大直径盾构隧道双层衬砌管片结构计算

目前,大直径盾构隧道的运用日益增多,常用的盾构隧道多为单层衬砌结构。鉴于单层衬砌管片结构存在一些缺点,双层衬砌管片结构的设计与使用逐渐引起人们的注意。文章针对大连地铁5号线跨海段盾构隧道双层衬砌结构,运用Abaqus软件并考虑围岩压力、地震荷载作用、溶洞以及施作方式对于结构的影响,计算分析不同工况下盾构隧道双层衬砌管片结构的变形以及受力特征。研究结果表明:基本荷载下结构受力的主体为初衬,二次衬砌的作用应更多考虑为耐久性和安全储备。地震荷载作用下二次衬砌结构内力显著增大,相对于基本荷载,初衬内力增幅为8.57%～44.1%,二次衬砌内力增幅为123.6%～332.4%,二次衬砌结构将在抵抗地震等偶然荷载作用时发挥较大作用。地震荷载作用下溶洞对双层衬砌结构内力及变形影响很大,相对基本荷载工况,初衬内力增幅为11.0%～216.5%,二次衬砌内力增幅为192.4%～353.1%,轴向变形增幅为58.9%～81.34%,水平向变形增幅约为143.6%。因此,建议对溶洞进行合理加固,以保证隧道安全。     

破碎围岩大跨公路隧道结构健康度评价方法研究

目前关于大跨隧道结构在松动荷载作用下的受力变形与损伤演化机理研究相对较少,缺乏运营期隧道结构的健康度评价体系与预警标准,不利于掌握隧道结构的安全状态。针对上述问题,文章通过建立二维及三维数值分析模型,研究了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道结构在松动荷载下的受力变形特性,并依据变形及破损特征,建立了5级评价体系与3级预警标准。研究结论为:(1)拱部松动荷载作用下大跨隧道的破坏过程分为四个阶段,分别为设计荷载下的弹性受力阶段、拱部松动荷载下的弹性受力阶段、结构开裂后的塑性工作阶段及加速变形破坏阶段;(2)设计荷载下,采用荷载规范计算方法与三维数值模拟方法得出的隧道变形基本一致,验证了数值计算的可行性。通过数值计算,得出Ⅳ级围岩下结构极限承载力为734 kPa,拱顶沉降6.75 cm,边墙收敛1.56 cm。Ⅴ级围岩下结构极限承载力为812 kPa,拱顶沉降10.47 cm,边墙收敛4.06 cm;(3)以拱顶开裂、局部压屈、拱顶拱腰压屈、拱腰压屈达到衬砌厚度的1/3、钢筋拉断为关键节点,以结构受力、拱顶沉降、边墙收敛为评价指标,建立了Ⅳ级、Ⅴ级围岩下大跨隧道的健康度评价体系及预警标准。     

梁格法在T型梁桥静载试验中的应用研究

桥梁荷载试验能够直观地反映桥梁承载能力,而理论计算的准确性直接影响着桥梁荷载试验的安全性和结构的可靠性,因此,使用合理的方法进行桥梁结构荷载试验计算显得尤其重要。文章基于Midas有限元分析软件,采用梁格法对某T型连续梁进行荷载试验分析,结果表明:梁格法可以简单直观地反映空间结构的受力状况,便捷地调整横向弯矩传递有效值以反映出结构的实际受力状况。该方法在荷载试验中的应用具有较高的实用性和准确性。     

基于一维土层地震反应分析轨道交通区间隧道横向反应位移法的抗震设计

反应位移法作为一种较合适的地下结构拟静力抗震分析方法,其等效动荷载的确定对地下结构抗震结果的影响较大。借助一维土层地震反应分析,获得土体在地震动荷载作用下的动力反应,从而取得地下结构顶底标高处产生最大相对变形时刻的荷载参数,并以此作为确定反应位移法等效动荷载的依据。结合上海轨道交通圆形区间隧道工程实例,阐述了具体抗震分析过程,可为地下交通隧道结构的抗震设计提供借鉴。     

软弱地层管棚荷载传递作用分析

文章根据软弱地层浅埋暗挖工法的施工情况,建立了可用来分析管棚荷载传递作用的分析模型,该模型荷载明确,可考虑支护结构、土体与管棚的相互作用,同时,用增量法可考虑施工开挖过程.依据该模型着重对管棚荷载传递作用和主要影响因素进行的分析表明软弱地层开挖过程的释放荷载通过管棚作用主要传递到支护结构上;在支护体系中,管棚的承载能力不是体系的控制性因素;在管棚扩散荷载中,支护段和未开挖段承担扩散荷载的比值与支护结构刚度和地层基床系数比值的1/4次方成线性关系.     

桥梁技术状况检测和荷载试验探讨

以桥梁工程为例,通过安全检测及荷载试验,对桥梁结构整体外观、梁端斜拉裂缝、桥面标高、墩柱竖直度、桥梁材质、结构自振特性、铰缝损伤、荷载等进行检测及试验分析,在系统性阐述桥梁技术状况检测技术方案及施测过程的同时,重点介绍了梁端斜截面裂缝检测、铰缝损伤检测及荷载试验,检测及试验过程和结果对类似工程具有借鉴指导价值.     

浅析半刚性基层荷载型裂缝对路面结构的影响

半刚性基层裂缝的产生和发展很大原因是受到荷载作用,由交通荷载重复作用而造成的疲劳裂缝属于荷载型裂缝。文章结合广西路网工程建设实际状况,利用有限元计算模型分析半刚性基层受荷载作用开裂的情况,揭示基层荷载型裂缝对路面结构的影响。     

上跨地铁隧道的转换结构基础施工与附加荷载影响分析研究

上跨地铁隧道的转换结构施工会对下方地铁隧道结构造成影响:(1)转换结构基础的开挖施工卸荷会引起下方隧道结构的上抬变形;(2)高层建筑的荷载传递到转换结构,会引起大跨转换结构的挠度变形,转换结构与下方岩土体材料接触后会对下方地铁隧道结构产生附加荷载。基于此,文章以深圳某上跨地铁隧道工程为例,全过程模拟分析了地铁隧道正上方转换基础基坑开挖卸荷和地下水下降的耦合影响效应,并对转换结构铺设在褥垫层和直接铺设在岩土基础上的两种工况进行了对比分析,结果表明:转换结构铺设在褥垫层上会有效减小传递到地铁隧道结构的附加荷载,转换结构由于竖向挠度变形对下方地铁隧道产生的附加荷载的影响不容忽视。     

桥梁工程中荷载试验检测分析

本文以具体桥梁工程为例,分析该桥梁超载超限车辆的运行及缺乏必要的养护,部分结构出现一定程度的风化现象和外部损伤后,通过静载鉴定试验对桥梁结构静力荷载情况进行检测,并通过动载试验测定和评价桥梁结构动力荷载情况以及桥梁构件损伤程度及实际承载能力.试验结果表明,桥梁结构应力应变、挠度、结构冲击系数等均符合设计技术要求和相关规...     

某斜交实心板桥极限承载能力研究

以湖北省五峰土家族自治县某斜交实心板桥为工程背景,考虑混凝土的材料的非线性,分析斜交实心板桥在极限承载状态下的受力状况,同时研究汽车荷载加载过程中结构挠度、应力和裂缝的变化规律.分析结果表明:当汽车荷载达到公路-Ⅱ级的60％时,斜交实心板桥的结构受力进入非线性;当汽车荷载达到公路-Ⅱ级的2.364倍时斜交实心板桥达到极...     

基于静载试验的钢筋混凝土T梁桥超载能力评估

以某设计汽车荷载等级为汽-15,上部结构为8×22.16m钢筋混凝土T型梁桥为例,进行了设计汽-15荷载等级以及汽-20荷载等级的荷载试验;结合有限元计算,分析其超载性能,探讨不同荷载等级下该桥极限承载能力。结果表明,该桥满足设计荷载要求,且具备一定的超载能力,即满足汽-20的荷载能力,但安全储备较小,且不满足公路-Ⅰ级的荷载等级要求。     

附加荷载引起大跨扁平隧道变形破坏的模型试验研究

文章以深圳大跨扁平马峦山隧道为工程背景,采用模型试验法研究了Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下隧道结构在附加荷载作用下的破坏过程,分析了围岩压力、衬砌变形和结构内力的变化规律。研究结果表明:(1)拱顶围岩压力先增大后减小,当附加荷载达到至某一值时,拱顶围岩压力最大,且衬砌变形较小;(2)随着附加荷载的增加,衬砌变形均经历弹性阶段、塑性阶段、破坏阶段三个阶段,且Ⅴ级围岩衬砌变形较大;(3)随着附加荷载的增加,衬砌结构内力增大,衬砌弯矩分布形状近似呈"蝴蝶型",轴力分布形状近似呈"菱形",且分布不均匀性增大。     

A380-800飞机荷载作用下复合道面的结构响应分析

为了分析机场复合道面结构在新一代大型飞机多轮荷载作用下的力学响应规律,文章以A380-800飞机为例,应用大型通用有限元程序ABAQUS建立了复合道面结构三维有限元模型,分析了多轮荷载不同组合方式作用下道面结构的力学响应。通过计算不同布载形式下道面结构的疲劳寿命,并结合应力的分布规律,得出结论:复合道面在多轮荷载作用下产生空间叠加效应;A380-800可采用3轴双轮6轮组作为道面结构设计时的最不利荷载组合;当考虑空间叠加效应时,15 m×15 m的模型尺寸是合理的。     

盾构隧道管片裂缝开展规律数值试验

管片裂缝会影响盾构隧道衬砌结构性能。为研究管片裂缝开展规律,文章以西安地铁某区间隧道涌水事故导致管片裂缝病害为背景,利用ANSYS软件SOLD65单元建立三维非线性模型,分析管片裂缝开展规律。结果表明:(1)无空洞条件下,荷载小于2倍设计值时,管片无裂缝;当荷载位于2.5倍设计值和4倍设计值之间时,裂缝数量逐步增加,裂缝数量与荷载关系近似呈s曲线;(2)依托工程空洞条件下,当施加设计荷载时,出现偏压现象,随着荷载增大裂缝开展较快,当施加荷载达到2.7倍设计荷载时,裂缝急剧增加,裂缝分布不对称,空洞周边裂缝密集,大于3倍设计荷载时,结构失稳破坏。文章研究结果可为病害处治提供理论依据,为类似工程提供借鉴。     

侵蚀环境和荷载耦合作用下盾构管片氯离子扩散规律试验研究

文章针对盾构隧道赋存环境及结构受力特点,构建了氯盐侵蚀环境和结构荷载耦合作用下的盾构管片结构单侧一维侵蚀试验方法;研发完成了相应的人工环境模拟试验装置,并进行了侵蚀试验;探讨了侵蚀环境氯离子浓度、侵蚀时间和荷载水平对氯离子入侵及其含量分布规律的影响。结果表明:随着环境中氯离子浓度的提高以及侵蚀时间的延长,混凝土保护层中的氯离子含量逐渐增加;同时,外荷载的存在改变了结构混凝土内部的孔隙特征,直接影响了氯离子的入侵,表现为拉应力有利于氯离子入侵,而压应力则相反。     

超大断面盾构隧道管片施工荷载现场监测研究

盾构隧道施工荷载对隧道结构有不容忽视的影响.文章以上海长江隧道为依托工程,进行了施工荷载的现场监测研究.国内首次在管片外弧面荷载测最中采用日本研发的具有较大受力面的柔性土压力计,实施实时监测,获得了第一手实测数据.数据分析表明,在外弧面上主要受到来自各种荷载当中,盾尾注浆引起的附加荷载最大;将荷载分布与惯用设计法所得设计值相比较发现,施工荷载的最大值大于或接近设计水土压力,但其分布比设计值均匀.     

某双曲拱桥技术状况评定研究

因其结构新颖、外形美观等优点,双曲拱桥一经推广便得到广泛应用.由于结构缺陷和交通荷载增加等原因,服役过程中不可避免出现结构损伤问题,因此对其实际承载力进行评定显得尤为必要.通过某双曲拱桥项目,本文系统阐述了双曲拱桥的常规检测及承载能力评定过程,结果显示桥梁抗压承载能力满足设计和当前交通荷载要求,且具有一定的承载潜力.本...     

钢筋混凝土双肋箱拱桥加固设计及效果评价

文章以某大跨径钢筋混凝土双肋箱拱桥加固改造工程为依托,在结构验算及病害原因分析的基础上,根据该桥结构病害治理和提升荷载等级的要求,提出针对性的加固改造设计,并通过实桥荷载试验进行试验验证。该设计改善了结构的使用功能并显著提高了结构承载能力,可为类似的双肋箱拱桥的加固改造提供参考。