隧道火灾中火区阻力的理论研究

根据热流体学和通风学理论,对火区阻力的计算方法及影响因素进行研究。首先在修正的热阻力概念基础上建立热阻力的表达式,然后推导绕流阻力与火灾规模和风速的关系式,最终建立比较严谨的火区阻力实用公式,并得到数值模拟的验证。该式表明:在简化的物理模型中火区阻力与火灾规模成线性关系,与风速存在二次曲线关系;在风速不影响热释放速率的条件下,火区附加通风阻力与风速成正比,但对货车引起的隧道火灾,附加通风阻力与风速近似存在二次曲线关系。研究成果为火灾通风网络解算和防排烟方案的制定提供参考。     

高水压越江隧洞施工及运营期间结构受力分析

以重庆主城排水越江盾构隧洞工程为背景,对施工阶段外水压和使用阶段内0.7 MPa外水压条件下的盾构隧洞及其内部输水管道进行了数值模拟分析,得出了施工和使用阶段0.6～0.7 MPa结构的内力、变形和位移的大小与分布,通过研究探明了此复杂结构的受力特征,为工程的设计施工提供了重要依据.     

土压平衡式模型盾构机的研制

文章针对一台φ52 cm模型盾构机的设计和制造进行了论述,该模型盾构机由盾壳、推进机构、掘削机构和出土机构四大部分组成,其中盾壳为0.6 cm厚的钢制圆筒,推进机构由四台双向千斤顶构成,掘削机构包括刀盘、主轴承和刀盘电机等,出土机构包括螺旋出土器和电机。模型盾构的推进、掘削和出土等操作由控制台完成。该模型盾构机可在室内完成刀盘掘削、出土、推进、管片拼装及盾尾注浆等过程,为盾构隧道掘进的室内模型试验提供了一种新的途径。     

盾构隧道纵向刚度计算方法以及影响因素研究

伴随着国内外隧道的大量修建,盾构隧道的纵向不均匀沉降或过量沉降问题日益突出。在盾构隧道的纵向结构设计中,纵向刚度的确定至关重要,尤其对于大直径断面,以在建的南京过江隧道为例,因螺栓导致的管片横向、纵向刚度差异达数十倍。文章采用志波由纪夫纵向刚度计算公式和有限元建模的方式,对比两种方法的差异,并讨论纵向等效刚度折减系数在各种影响因素(管片尺寸、螺栓预紧力、偏心距)变化时的规律,提出采用有限元模拟管片更能贴近实际工程的受力状态,在分析复杂受力状态时可为设计提供理论依据。     

公路隧道群智能联动控制技术的现状与展望

随着西部高速公路的发展,隧道群及其特殊形式毗邻隧道大量出现,但由于隧道群中各隧道的通风、照明及防灾救援控制相互影响严重,现有的针对单体公路隧道的控制方法不再适用。文章在介绍当前公路隧道群智能联动控制技术研究现状的基础上,对公路隧道群智能通风控制方法、照明特性研究、防灾救援控制流程等急需解决的关键技术问题进行了探讨。此项研究可为公路隧道群联动控制技术的下一步研究提供参考。     

公路隧道群及毗邻隧道智能通风照明与灾害救援联动控制技术研究

在西部省市山区,高速公路上的特长隧道及隧道群（或毗邻隧道）数量巨大,由此带来的隧道控制问题也日趋突出。本文将从公路隧道群及毗邻隧道智能通风照明与灾害救援控制技术的现状分析人手,探讨公路隧道群及毗邻隧道的通风控制、照明控制及灾害救援联动控制的技术方案,为下一步研究提供参考。     

盾构隧道联络横通道的振动台试验与数值模拟

联络横通道与隧道主体形成的空间交叉结构是隧道抗震的薄弱环节. 为探讨联络横通道采用刚、柔两种连接形式时对盾构隧道地震响应的影响,以相似理论为基础,通过室内土工试验确定了振动台试验中地层和结构相似模型的材料参数及配比,分别建立了振动台试验结构模型和数值分析模型;将第1组试验得到的地层卓越频率15.0 Hz作为其余试验工况和数值计算中地震动频率的输入依据,通过试验和数值计算相结合分析的方法对主隧道与联络横通道的地震响应规律进行了研究. 研究结果表明:结构与相同深度位置地层的加速度响应变化规律基本相同,离地面越近,地层加速度的放大效应越明显;联络横通道采用刚性连接时,其最大应变反应出现在结构的拱顶和两侧拱脚处,而采用柔性连接可较好的降低结构各处的应变反应,且输入地震峰值加速度越大其减弱效果越明显;主隧道横断面上,靠近联络横通道连接处的位置易受其影响而产生应力突变,采用刚性连接时,其受到的影响更大;振动台试验与数值结果规律基本一致,采用刚性连接时,联络横通道对主隧道纵向的影响范围约为3.0倍联络横通道宽度,而采用柔性连接时其影响范围则减小至1.5～2.0倍.      

盾构隧道纵向接头抗拉性能试验

盾构隧道纵向在受到如地震、纵向地层变形等因素影响时,可能发生环缝张开,使得纵向接头在受拉时更容易破坏。为研究大断面盾构隧道纵向斜螺栓接头在拉拔过程中的受力变形特征及破坏过程,采用自主研制的接头螺栓拉拔装置,开展了1：1接头足尺抗拉性能试验,分析了管片纵向接头在不同加载方式及荷载工况下,管片混凝土应力分布、螺栓应力分布及传递、结构声发射信息和接头最终破坏模式等特征。研究结果表明：斜螺栓纵向接头在拉拔过程中会对管片纵向接缝面及外表面的应力分布产生影响,对管片内表面的应力分布影响较小;纵向斜螺栓在顺向拉拔过程中,未能充分发挥其承载能力,而在垂直接缝面的拉拔过程中,螺栓与套筒、管片内部混凝土的破坏基本保持同步,可充分发挥其承载能力,与混凝土强度配合较好;螺栓拧进套筒的程度影响纵向接头的抗拉拔能力,拧进程度越大,螺栓与套筒的联结能力越强,越能发挥纵向接头的抗拉拔能力;结构最终破坏模式是螺栓、套筒及混凝土间的联结失效,破坏具有突发性,顺拔工况下,纵向接缝面会在孔口周围发生近外表面的锥体破坏,垂直拔工况下,套筒内部螺纹被挤压破坏,因此,可采取提高套筒强度、加强套筒周围配筋等措施以进一步改善纵向接头的整体性能。     

纯压弯受力下大断面盾构隧道管片接头抗弯足尺试验研究

针对管片接头抗弯试验中接头是否处于纯压弯受力状态影响试验结果准确性问题,设计一套可使接头具有较大转动角度、保证其处于纯压弯受力状态的抗弯加载装置,并开展一系列不同轴力和弯矩下接头抗弯性能试验,试验中采用差动式位移计和应变传感器等对接头变形和螺栓应变进行测量。基于试验结果得出： 1）接头处于纯压弯受力状态时,正负弯矩下管片接头竖向位移、张开量、闭合量、转角、螺栓应力随弯矩变化的曲线较为平顺; 2）正弯矩下接头张开高度随弯矩变化可分为2个变化阶段,而负弯矩下受接缝面复杂变形接触关系影响,在上述2阶段变化规律之间出现了明显的“平台段”; 3）接头采用斜螺栓连接时,[JP2]正弯矩下轴力对接头的抗弯性能影响大于负弯矩下轴力对接头的抗弯性能影响,且正负弯矩下抗弯性能的差异随着轴力的增大而减小。     

盾构隧道管片接头三维精细化数值模拟研究

针对现有盾构隧道管片接头构造数值模拟难以准确反映接头实际受力和变形过程的问题,以苏通GIL工程管片接头为研究对象,建立三维精细化接头数值模型,模型采用实体单元模拟接头混凝土、螺栓、套筒、垫片等构造并在螺栓上施加预紧力,采用梁单元模拟钢筋。通过接头抗弯足尺试验验证数值模型计算结果的准确性,进而分析螺栓连接状态对于接头抗弯性能的影响。结果表明： 1）所建立的接头三维精细化模型能较好地反映接头在压弯荷载作用下的变形规律,与接头抗弯足尺试验结果的对比表明其具有较好的计算准确度; 2）正负弯矩作用下,无螺栓时接头总体上更易发生张开和竖向变形,正弯矩下有无螺栓对于接头张开、竖向变形的影响较大且与轴力和弯矩有关,负弯矩下两者之间的差距较小且基本不变; 3）接头采用斜螺栓连接时,正弯矩下有无螺栓对于接头抗弯刚度的影响较负弯矩下更大。