上海地铁4号线隧道长期纵向变形特征分析与安全评估

为解决上海地铁在长期运营中因不均匀沉降而导致的地铁运营安全问题,以上海地铁4号线隧道段监测数据为基础,从隧道变形曲线的曲率半径、相对变曲、绝对沉降3个方面对地铁隧道的变形进行评估,并对其长期变形特征进行探讨,分析地铁隧道变形与其下部土层变形之间的关系。主要结论如下： 1）随着时间的推移,地铁隧道变形由沉降转变为抬升,其开通后3年是沉降转变为抬升的分界点; 2）地铁隧道相对危险的区域（即隧道变形曲线曲率半径小于500 m和相对变曲大于1/250的区域）集中在车站附近,特别是车站和地铁隧道连接处; 3）地铁4号线隧道变形曲线曲率半径的变化主要在地铁运营1年内产生,相对变曲和绝对沉降安全区域的比例随时间逐渐减少; 4）地铁隧道抬升的原因除了隧道下部土层的膨胀,还可能是由于浮力作用。     

基于K means聚类算法的盾构掘进参数设定方法研究

盾构掘进参数的合理设定是保障盾构隧道施工质量和安全的基础。为实现掘进参数的准确设定,基于典型工程类比设定理论,将K means聚类算法与经验公式设定法相结合,提出盾构掘进参数类比设定法（SAPAS）,实现典型工程工况掘进参数的自动提取和匹配。与传统的经验公式法相比,SAPAS改善了经验公式的实际使用效果,能够更准确地进行参数设定,有利于提高施工质量和安全。通过在上海轨道交通的部分工程中进行实践,取得了良好的施工效果。     

基于弹性应变能的深埋硬岩隧道岩爆研究

隧道掘进引起的应力调整会导致围岩的弹性应变能分布发生改变,其中弹性应变能大幅跃升区域的围岩发生岩爆的可能性极高。依托米仓山特长隧道,采用三维数值模拟手段,基于弹性应变能理论研究了隧道掘进过程中弹性应变能的变化规律。研究结果表明： 在高地应力条件下隧道掘进会导致明显的卸荷作用,引起围岩应力的重分布,从而导致掌子面附近区域弹性应变能剧烈改变,其中掌子面及其前方7 m范围内围岩的弹性应变能呈现下降趋势,掌子面后方围岩弹性应变能呈现增加趋势; 拱顶部位弹性应变能增加幅度为3.56倍、边墙部位弹性应变能增加幅度为3.73倍、基底部位弹性应变能增加幅度为4.66倍,存在发生岩爆的可能。     

刮刀磨损实时监测系统研发及室内验证试验研究

为实现复合式TBM（全断面硬岩掘进机）和盾构刮刀磨损的实时监测,研发一种新型刮刀磨损实时监测系统。系统由磨损感知模块、数据读取及发送模块、无线接收网关、上位机软件4个部分组成。其中磨损感知模块由14个等阻值耐高温碳膜电阻并联组成,为该系统的核心。系统通过贴合于试验刀具表面的磨损感知模块实时感知刮刀的磨损量,并由数据读取及发送模块将信号发出,经无线网关接收数据后传送至上位机软件。根据理论推导提出刮刀磨损量监测计算公式,并进行室内验证试验,试验结果表明： 刮刀磨损感知模块在磨损过程中信号稳定且不失真,磨损量误差控制在1 mm以内,室内环境下无线传输距离达30 m。监测系统能实现刮刀磨损的实时监测,具有较高的精度,对复合式TBM和盾构刮刀磨损实时监测工程难题的解决起到了推动作用。     

海上导航系统在管节浮运、沉放、对接中的应用

为解决内河沉管隧道水下施工时浮运、沉放、对接等的精确控制问题,引进海上导航系统并将其成功应用于红谷隧道工程中的沉管施工阶段。通过剖析海上导航系统的工作原理和测量方法,得出该系统能够在测量定位精度上满足本工程管节浮运、沉放、对接施工的要求,并结合实时监控系统,形成对内河沉管隧道浮运、沉放、对接工序的精确控制体系。通过工程实例展示该系统的控制作业流程,可为同类沉管隧道工程等提供宝贵经验和实施手段。     

Protection of Historical Buildings in Metro Line Construction: A Case Study in Shanghai,China

This research presents a holistic approach to the protection of historical building group adjacent to metro line construction, in which health investigation, protection criterion determining, numerical simulation analyses, corresponding protection measures and field monitoring analyses are incorporated as main procedures. A case relating to the conservation of a seven-storey brick-wood pagoda, Longhua Pagoda, adjacent to the construction of Shanghai Metro Lines 11 and 12 in China, is presented. A reasonable protection criterion is determined rationally by means of numerical simulation based on the health investigation results combined with related standards, which can help to achieve a fine balance between system safety and cost constraints in protection measures determining. A full numerical model is developed to analyze the effect of dewatering, excavation, tunneling, and shield departure/reception, and corresponding measures are adopted to ensure the safety of the pagoda. Especially a brand new method, steel jacket method, is introduced in detail, which has a good performance on decreasing the amount of dewatering and maintaining a stable working face. Results demonstrate the application potential of the proposed approach, as well as its feasibility. The proposed approach can be used in the industry by practitioners to provide positive guidelines on the conservation of historical building group against metro line constructions. The reliable and detailed data in this case can also provide verification for subsequent research.     

CVT分段参数自调整PID速比控制研究

针对CVT速比控制的特殊要求,在综合考虑常规PID控制经验及控制效果的基础上,设计了分段参数自调整PID速比跟踪控制器。建立了装备CVT系统的整车动力学仿真模型,并利用Matlab/Simuink工具进行了起步、加速和坡道行驶等典型工况的仿真研究。结果表明,该控制器具有较强的鲁棒性和解耦能力,以及良好的动态响应能力和较高的稳态控制精度。     

通化西昌斜拉桥斜拉索施工技术

通化西昌斜拉桥为独塔单索面预应力混凝土斜拉桥,桥长300 m,其主梁标准段采用牵索挂篮施工,主塔空间极小,斜拉索施工采取软硬牵引结合的方法。介绍了该桥斜拉索的挂设方法和施工工艺,供同类工程参考。     

一种基于BIM技术的隧道参数化建模方法

通过阐述建筑信息模型(BIM)的概念,指出参数化建模在工程设计领域中的应用理念和发展趋势,以及参数驱动模型生成的技术特点。目前BIM技术的应用往往是先进行专业设计再针对设计成果建立信息模型,这样的逆向设计流程不但没有提高设计效率,反而徒增设计工作量。它本质上是一种现有交付条件主导下设计工作的辅助和补充,其作用在于设计过程中的反向回馈。探索BIM正向设计以提升模型附加值,针对隧道工程,将传统的设计思路与信息模型的全新表达方式相结合。为了提高设计效率,解决复杂工程模型的标准化、规范化的问题,采用参数驱动三维模型生成的方法,验证参数化设计在LOD200级信息模型建立过程中的可行性和必要性。通过设定应用场景规定模型的应用功能,对模型的几何信息和非几何信息添加相应的约束,从而使模型具有更多的应用功能,为实现高效正向协同设计提供参考。     

新型矩形盾构接头力学性态的有限元分析

为分析评价带有接头盒的大断面矩形盾构管片接头构造和受力的合理性,基于管片纵缝接头足尺力学试验的结果,采用ABAQUS有限元软件建立该类盾构管片纵缝接头的三维精细化计算模型。通过一些分析指标,定性定量地评价在正常使用条件下各个接头的工作性态,研究正负弯矩工况下接头受力全过程的特征。结果表明:1)正弯矩工况下的接头,弯矩-转角全过程破坏曲线呈现三折线模式,在正常使用条件下各接头均处于第2阶段,转动刚度约为100 MN·m/rad,部件均处于弹性工况,接头设计与位置选择合理;2)负弯矩工况下的接头,弯矩-转角全过程破坏曲线呈现双折线模式,正常使用工况下各接头均处于第1阶段,转动刚度约为276 MN·m/rad,但接头受力处于2阶段的临界位置,所受负弯矩值偏大,安全储备较低,设计时应当注意。