断面形状对浅埋隧道抗震力学性能影响研究

本研究之目的在于揭示隧道断面的几何形状对隧道抗震力学性能的影响。以某高烈度地震区浅埋公路隧道洞口段作为研究对象,建立了地震荷载作用下洞口段动力响应的有限元数值分析模型,对不同断面形状隧道衬砌的抗震力学性能进行比较研究,实现隧道设计断面的优选。研究选择了三心圆、四心圆、扁四心圆以及尖四心圆加等四种断面进行比较分析,并采用ABAQUS软件进行建模。研究结果表明:在地震荷载作用下,隧道采用不同断面形式所产生的位移响应值相差很小;而衬砌内力的差异明显,其中三心圆断面的受力情况最优,而四心圆和尖四心圆的受力状况较差。隧道断面越接近于圆形,能够有效改善地震荷载作用下的隧道受力状况。     

基于差分法的地下结构动力响应分析

本文基于三维快速拉格朗日有限差分计算程序FLAC3D对地下结构在地震荷载作用下的动力响应做了分析。经过模型建立和动力计算可以看出,在地震作用下,地下结构产生很大的位移,对于结构的稳定影响很大,在开挖地下结构时的衬砌保护设计要做慎重的考虑。     

盾构隧道衬砌结构接头处刚度削弱效应的试验研究

基于某地下铁路工程盾构施工试验段管片衬砌结构的弹性模型试验,研究正常工作状态下衬砌结构纵向接头处在拱顶弯矩作用下的抗弯能力。得出不同螺栓预紧力作用下管片接头抗弯刚度的削弱系数,给出弯矩与接头变形能力和管片接头局部范围内的应力一应变关系曲线。为衬砌结构的优化设计提供参考。     

既有裂缝对隧道衬砌结构稳定性影响分析

裂缝是隧道运营期的主要病害之一。本文采用数值模拟软件对存在裂缝的衬砌结构进行有限元分析,针对裂缝长度、裂缝宽度、裂缝位置三种不同特征参数变化,求得裂缝尖端附近的位移分量,推算得到裂缝尖端的应力强度因子和隧道稳定性系数。随后针对最危险裂缝工况施加列车荷载分析隧道衬砌结构稳定性,得到250、300以及350km/h三种不同时速下列车荷载的激振力对隧道衬砌结构稳定性影响。研究结果表明:裂缝位于拱腰处对隧道衬砌结构稳定性影响最大;裂缝宽度对衬砌结构稳定性影响较小;裂缝长度对衬砌结构稳定性影响显著。研究结果可为隧道运营过程中灾害防治及列车速度控制提供一定的参考依据。     

近海单桩风机在波浪地震联合作用下的动力特性分析

针对典型单桩海上风机结构,利用ANSYS建立有限元模型,并根据实际情况选取3种地震加速度激励和两个水深的波浪荷载,对结构进行地震单独作用动力分析以及地震与波浪联合作用下动力分析.对比分析结果表明:地震发生时,在水位较低、波浪较小的情况下,结构主要以地震作用引起的响应为主,波浪引起的响应相对较小;若地震发生的同时伴有极端恶劣海况,则结构响应较大;波浪对结构下部响应有较大的影响;由于地震加速度峰值与波浪力峰值之间存在相位差,所以两者联合作用时,结构的响应也会有减小的情况发生.由此可见,地震发生时波浪的存在将对结构动力响应造成不同程度的影响,在进行海上风机设计时,有必要考虑地震与波浪联合作用的情况.     

硫酸盐、氯盐及冻融循环复合作用对浅埋公路隧道安全性能的影响

运用同济曙光软件建立荷载-结构法拉压弹簧模型,对硫酸盐、氯盐及冻融循环复合作用后V级围岩中埋深为10 m的隧道进行分析计算.通过研究得出钢筋锈蚀程度的加重会导致隧道安全性能降低；衬砌不同部位的病害对隧道安全性的影响不同,当衬砌具有相同钢筋锈蚀程度和纵向裂缝深度时,拱顶处病害比拱腰处病害对隧道安全性能的影响更大；当环向裂...     

基于FLAC3D土舱压力波动对盾构隧道开挖的影响研究

土压平衡盾构掘进施工中,土舱压力的变化对于控制盾构施工对周围环境的影响很大。在盾构隧道的施工中,开挖面处土体的土压力值与土舱压力不相等,两者间存在一定的压力差,以保证土体顺利进入土舱,而随外界环境、岩土性质的变化,土舱压力是会发生波动的,从而使土舱压力会给施工过程中地表的沉降、围岩的应力重分布和衬砌内力的变化带来的影响都是值得考虑的。本文基于FLAC3D平台,采用Box-Muller方法结合MATLAB软件形成波动的土舱压力,研究在土舱压力波动时对盾构隧道开挖过程的影响。结合某地铁线盾构隧道开挖的工程实例,研究土舱压力在波动时对盾构隧道施工过程中隧道地表沉降、围岩应力重分布以及衬砌内力的影响,为今后盾构隧道的施工提供一定的理论支撑。     

基于非线性有限元法的隧道衬砌结构可靠性评估

结合某隧道工程混凝土强度无损检测的实例,建立隧道衬砌结构的非线性有限元模型,分析隧道衬砌结构的抗力随时间变化的特性,评估隧道衬砌结构在承载能力和正常使用极限状态下的可靠性,并对隧道衬砌结构的使用寿命进行预测,可为隧道工程的决策提供参考依据.     

盾构隧道近邻建筑物桩基的相互影响分析

以某城际轨道交通盾构隧道工程为背景,建立了盾构隧道近邻建筑物桩基的二维有限元分析模型,对盾构近邻穿越建筑物桩基时桩基与盾构隧道结构的相互影响进行了分析。建筑物桩基的存在对盾构隧道的受力有不利影响,而桩体的存在对盾构引起的变形有隔离作用。通过隔离桩的设置可以达到降低建筑物沉降与倾斜的作用,并对隔离桩桩径进行了分析。     

盾构隧道近接施工对既有市政隧道的影响分析

以双线盾构隧道下穿既有市政隧道施工为研究对象,在有效模拟盾构施工顶推力和脱环瞬间应力释放的基础上,考虑土体、既有结构、盾构机体、新建结构多体的相互作用,研究了单线和双线贯通对地层变形、既有隧道内力和变形、围护桩变位以及盾构隧道自身内力的分布特征。研究表明：盾构下穿时,既有矩形市政隧道水平向附加拉应力主要出现在隧道底板,竖向最大附加拉压应力出现在两管盾构隧道中心上方隧道边墙底部位置;在盾构隧道正常施工条件下既有隧道是安全的。     

采用碳纤维布加固的高桩码头地震响应数值模拟分析

高桩码头是我国沿海地区广泛应用的一种码头结构形式,同时也有易遭受地震破坏且难以修复的缺点。文章基于实际工程利用有限元软件ABAQUS建立高桩码头三维模型,对结构进行地震动力响应特性研究,分析碳纤维布加固前后高桩码头面板和桩基的位移、弯矩变化规律,研究碳纤维布的加固部位、加固厚度等不同加固参数对结构动力响应的影响规律。研究结果表明,碳纤维布节点加固抗震效果比较明显,在考虑经济和作用效果的前提下,存在一个最优加固厚度。     

地铁明挖区间隧道衬砌开裂及沉降治理措施

由于地质、施工、建筑材料及外部环境等多方面的原因,导致一些隧道衬砌开裂,结构及轨面发生沉降,威胁到运营安全,需要采取合适的方法进行处治,确保工程的结构安全。通过昆明地铁3号线明挖区间隧道,分析隧道衬砌产生裂缝及沉降的原因,提出隧道衬砌裂缝渗漏水及轨面结构沉降的治理原则及措施;认识到浅埋区间隧道保护的重要性,对今后地铁结构的病害整治及保护起到参考作用。     

水平地震作用下高桩码头结构响应谱分析

以高桩码头一个结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法探讨了此类结构在水平地震作用下的响应,对不同地震方向作用下码头桩基内力变化进行分析。计算结果表明:结构在纵向水平地震作用下叉桩桩顶弯矩明显大于横向水平地震作用下的桩顶弯矩;当码头桩基布置对纵轴不对称时,纵向水平地震作用下桩的扭矩较大;横向地震作用下,后叉桩的轴力较大。研究结果可为高桩码头的抗震设计提供参考。     

双连拱隧道开挖及支护全过程仿真分析

文中采用弹塑性有限元方法,全过程模拟双连拱隧道的开挖及衬砌过程,分析了隧道围岩及衬砌结构的应力和变形规律。由于双连拱隧道的围岩稳定性及其应力和变形状况与施工工序有着密切的联系,文中比较分析了不同施工程序情况下隧道围岩的应力、变形的变化规律以及衬砌结构的受力与变形规律,从而提出合理的开挖程序、支护程序及最佳的支护时间,其结论对双连拱隧道设计和施工具有科学指导意义。     

不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应试验

为研究不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应，设计对应的节段模型试验，分析考虑随机波作用的3种锚泊方式悬浮隧道的动力特性。根据相似准则，考虑波流水槽的尺寸，设计几何比尺为1∶150的物理模型试验。将数值模拟结果与试验结果相对比，验证试验结果的准确性和可靠性。开展不同工况下的模型试验，分析随机波作用下3种典型锚泊方式悬浮隧道管体结构的横荡、垂荡和横摇运动响应，以及锚索的受力情况。研究结果表明：锚泊方式1的抑振能力最差，锚索缆力最大，安全性最差；锚泊方式2在垂荡方向上具有较好的抑振能力，锚索缆力比锚泊方式1小；锚泊方式3在横荡、纵荡、横摇运动响应和锚索缆力方面的表现均较佳，安全性更好。该研究可供悬浮隧道工程及其他类似工程的锚泊设计提供参考。     

基于遗传算法的隧道衬砌结构维修决策研究

针对隧道衬砌结构全寿命周期维修决策问题,以隧道衬砌结构时变可靠度最低值作为安全性优化目标,以全寿命周期费用作为经济性优化目标,建立了多目标优化问题的数学模型和约束条件。在此基础上,基于NSGA-II遗传算法和Knees搜索方法建立了隧道衬砌结构维修多目标优化问题的求解模型。数值算例结果证明该方法收敛性较好,可求解隧道衬砌结构维修多目标优化问题,能有效提高隧道衬砌结构的经济性和安全性。     

叉桩扭角对高桩码头抗震性能影响分析

以高桩码头双轴对称桩基码头结构段为研究对象,建立空间有限元模型,采用振型分解反应谱法对水平地震作用横向、纵向输入进行了地震动力响应分析,对比分析了叉桩扭角变化对结构响应的影响,讨论了纵向斜桩对结构抗震性能的影响。计算结果表明:横向水平地震作用下,除桩轴力外,其结构的响应随着叉桩扭角的增大而增大;纵向水平地震作用下,桩轴力随扭角的增大而增大,其他结构响应则随扭角的增大而减小;纵向水平地震作用下结构的动力响应较大,增加纵向斜桩能更好的抵抗纵向水平地震荷载,但增加纵向斜桩其最大桩轴力响应将较无纵向斜桩时增加较多。     

柔性摩天轮结构有限元分析

该摩天轮高88m,轮缘直径82m。该摩天轮采用纯辐条式结构,运用大型有限元分析软件ansys15.0对摩天轮进行有限元分析。首先计算了3种运营工况下的强度分析。然后对结构进行模态分析,最后采用了反应谱法和时程分析法进行了多遇地震作用下的结构地震响应。得到结论:摩天轮在运行工况下,强度满足要求。摩天轮结构整体刚度较低。结构主要频率为轮盘扭转和偏转为主。多遇地震下,变形符合国家现行规范的要求。结构抗震性能良好。     

钢框架-防屈曲支撑结构抗震性能的振动台试验研究

为了研究防屈曲支撑结构在地震作用下的抗震性能,采用低屈服点钢材制作内芯板,设计和加工制作了1/4缩尺的钢框架-防屈曲支撑试件,对其进行3种不同地震波作用下的振动台试验,分析了该结构在不同等级地震波作用下的破坏形式、动力特性、加速度响应、层间位移角、应变等力学性能.结果表明:在不同强度地震波作用下,各构件均没有明显的破坏现象.试件的初始基本自振频率为23.12 Hz,初始阻尼比为2.78%.随着加载的峰值加速度增大,自振频率逐渐降低,但阻尼比逐渐增加.试验结束时,试件的刚度退化率为5.4%.结构的加速度放大系数随地震强度的增大而减小,且二层的加速度放大系数大于一层.结构的最大层间位移角在小震和大震下分别为1/3 000和1/314,满足结构抗震设计要求.框架梁和柱各测点的应变随地震峰值加速度的增加逐渐增大,且应变变化趋势在工况5之前呈线性变化,之后呈非线性变化.     

地铁盾构施工与隔离桩施工对既有桥梁桩基影响的对比分析

为保证在地铁施工过程中邻近既有桥梁的安全,在地铁施工前,应对桥梁桩基进行主动防护,在隧道与桩基间布设隔离桩。以南京城轨线盾构隧道近距离下穿京沪高速铁路桥梁桩基的实际工程为背景,采用有限元软件Abaqus建立三维有限元模型,对比分析了隧道盾构施工与隔离桩施工时对既有桥梁桩基的影响。分析结果表明：采用隔离桩主动防护技术,极大减少了盾构对桥梁桩基的扰动作用,保障了在地铁施工过程中桥梁结构的安全性。