可模拟盾构切削混凝土地下连续墙的试验技术

盾构切削超深地连墙进出洞时盾构刀盘的布置型式以及可切削混凝土的配比设计是上海市苏州河深层排水调蓄管道系统工程试验段的主要难题之一。基于可模拟盾构切削混凝土地连墙的试验要求,制定相应的试验模拟技术以及试验过程参数监测方案,并结合初步试验成果,提出了技术优化方案。研究成果可为同类超深地连墙盾构穿越工程提供借鉴。     

桥侧大面积堆土致斜交梁桥倒塌事故分析

以杭州绕城高速上发生垮塌的斜交桥梁为案例,通过现场调查取证,获取了案例桥施工图纸、地质情况和现场的破坏信息。在此基础上,采用摩尔-库仑模型模拟土体的弹塑性性质,用实体单元来模拟盖梁、承台、桥墩、桩基等桥梁结构,用不同区域的均布荷载来模拟堆载作用,并且设置接触单元来考虑桩-土相互作用,模拟桩-土之间的滑移和分离,建立三维有限元模型。同时研究了土体的物理参数（淤泥层和亚黏土层弹性模量）、堆载高度和斜交角对桥梁结构的影响。研究结果表明：大面积堆土导致近堆土侧桥墩、桩基发生比远堆土侧更大的位移,对于斜交桥,该位移方向与两侧桥墩连线即盖梁的方向成一定角度,从而导致近侧桥墩、桩基在轴力、弯矩和剪力外,需要承受较大的扭矩;随着斜交角从0°增加到40°,近侧桥墩、桩基承受的扭矩持续增大,扭矩逐步成为控制桩基破坏的主要因素;堆载引起淤泥层的沉降会导致该部分土层产生较大的负摩阻力,进一步改变了桩身轴力的分布;土体的弹性模量、堆土高度对桥梁在堆载作用下的横向位移和内力有很大影响;杭州绕城高速垮塌的主要原因是在软弱层上堆土导致桩基发生压、弯、剪、扭破坏。     

秦岭天台山大断面高速公路隧道降尘除尘方案研究

为解决由于隧道施工断面大、在开挖过程中产生的粉尘难以通过施工通风排除的问题,对秦岭天台山隧道（双向6车道）施工过程中钻孔、爆破、出渣、喷浆等不同工况下的隧道粉尘质量浓度进行现场实测,并根据现场实测结果,对隧道内各工况施工粉尘分布特性进行数值模拟研究,提出适合于大断面隧道施工的粉尘控制措施。现场测试结果表明,出渣和喷浆工况下,粉尘质量浓度超过规范要求数倍。通过数值模拟得到： 1）靠近掌子面40 m区域内粉尘质量浓度不稳定,下降趋势不明显; 2）在布置风管时,风管末段至掌子面距离建议取为60~80 m,以保证新鲜风以较大的喷射面抵达掌子面; 3）建议采用附壁风筒降尘+车载除尘方案,除尘效率达95%,能有效处理隧道各区域粉尘,且对施工造成的影响小。     

高速公路加宽对路基变形影响研究

随着交通量的不断增加,路基加宽工程日益增加.高等级公路加宽工程在设计和施工中必须根据工程的特点,高度重视质量薄弱的环节,并采取有针对性的处理措施,才能确保工程质量.其中,如何控制新旧路基差异变形、提高加宽后路基稳定性,是一个值得关注的重大问题.大量的工程实践表明,高等级公路加宽工程中新旧路基产生不均匀沉降及路面产生破坏的原因是多方面的.基于实际工程,利用FLAC3D软件建立了道路加宽的数值模型,对路基的沉降特性以及横向位移进行了研究,认为路基加宽可以起到反压护道的作用.所得结论对于公路加宽工程有实际的指导意义.     

高速铁路声屏障在列车风致脉动力与自然风荷载下的数值模拟

基于三维、定常、不可压缩、粘性流体的RANS方程和κ-ε两方程模型,运用计算流体力学软件Fluent,对在列车风致脉动力与自然风荷载联合作用下的高速铁路声屏障进行数值模拟,分析在不同的风向角及风速下,自然风荷载对声屏障所受列车风致脉动力的影响。结果表明:自然风荷载对声屏障所受的脉动峰压影响较大,在对声屏障进行结构静力学设计时必须考虑自然风荷载的影响。     

铁路路堤高边坡稳定性三维数值模拟分析

以云南省祥云县水目山铁路专用线工程为研究背景,针对场坪中的高填方和边部的桩基托梁挡土墙对周围石油管道的影响,利用有限元强度折减法进行数值计算分析。结果表明:高填方段对石油管道产生的附加水平应力为1.70～7.55 kPa,水平位移为0.53～2.10 cm;场坪边坡安全系数为1.35,潜在滑动面在石油管道另一侧,同时桩基托梁挡土墙段填方对石油管道产生的附加水平应力为7.58～17.99 kPa,水平位移为0.55～1.84 cm,安全系数为1.80,可得出水目山货场对石油管道影响较小,边坡也较为安全。     

基于Geoslope和FLAC3D的边坡稳定性分析及支挡设计

运用Geoslope对某高速公路边坡进行稳定性分析,评价边坡在开挖垮塌后的稳定性。根据稳定性计算结果提出抗滑桩治理措施,并采用FLAC3D数值模拟方法对治理效果进行了评价。由于典型断面桩顶位移量超过规范要求,进一步进行桩前土体注浆措施,处治效果良好,桩顶位移量满足规范要求。结果表明,治理后边坡稳定性显著增强,治理效果显著。     

软土地区盾构施工对既有单桩工作性状的影响分区研究

为研究既有桩基位于拟建隧道周围不同位置时,隧道开挖对桩基产生的受力与变形规律,依托天津地铁3号线北站至铁东路站左线盾构区间项目,利用ABAQUS软件将隧道周围软土按照桩端径向、切向位置的不同划分为8个区,建立考虑软土修正剑桥本构关系的二维有限元模型,探讨隧道开挖后桩基分别处于设计荷载和极限荷载下的桩侧摩阻力和桩身位移变化规律,并建立隧道开挖对邻近单桩工作性状的影响分区。计算结果表明： 1）隧道开挖会使桩基近隧道侧产生负摩阻力,负摩阻力最大值随桩到隧道径向距离的减小而逐渐增大,随桩长的增大而逐渐增大; 2）隧道开挖会导致桩身极限侧摩阻力降低,当桩端位于隧道两侧分区时降幅较大,在10%~15%; 3）桩端分别位于隧道两侧、底部、顶部分区时,依次对桩身倾斜率、桩身挠曲变形和桩顶沉降的影响最显著; 4）提出能够对隧道开挖后既有单桩工作性状分区进行评价的指标,当桩端位于3区时,盾构隧道开挖造成单桩的综合影响程度最大,应加强施工监控措施。     

盾构隧道管片接头嵌入式密封垫防水性能探究

为解决传统密封垫易于与混凝土管片胶结处发生渗漏水的问题,对新型嵌入式密封垫的防水性能进行研究。与传统的现场粘贴防水橡胶密封垫的工艺不同,嵌入式密封垫是将密封垫与混凝土管片整浇预制。采用模型试验和有限元数值模拟方法,对隧道接头中嵌入式密封垫的防水能力进行分析和论述。研究结果表明： 文中所涉截面形式的嵌入式密封垫在控制工况,即张开量7 mm、错缝量10 mm的情况下,满足上海深层排水调蓄隧道0.6 MPa的耐水压力要求,且弥补了传统密封垫易从密封垫与混凝土接触面渗漏水的缺陷。此外,通过在密封条两侧设置凹槽,可有效减小密封垫脚部与混凝土间接触应力,减少局部应力集中,保证混凝土管片的完整性,提高接头防水能力。     

自动驾驶汽车中乘员在不同座椅朝向下的损伤风险及规避策略

在高度自动化车辆（Highly Automated Vehicle,HAV）中,由于不再需要驾驶人,乘客之间可以实现面对面的交流,这给车辆座椅的布置提供了更大的灵活性。为提高HAV的碰撞安全性,提出使用旋转座椅来改变人体朝向与碰撞方向相对位置的规避策略,其基本思路是在碰撞发生前通过主动改变座椅朝向来降低乘员损伤。首先,利用尸体试验数据对所建立的碰撞模型进行验证;然后,基于4种不同的座椅朝向,利用THUMS^TM人体模型进行初始速度为56 km·h^-1的正面碰撞模拟试验,以确定相对安全的座椅朝向位置;最后,预测座椅旋转过程本身以及旋转至某位置后发生碰撞的乘员损伤风险。在静态正面碰撞中,选择0°、90°、135°和180°四种不同的座椅朝向进行乘员损伤预测和比较,结果表明180°朝向时的乘员损伤风险最小。在此基础上,模拟了200 ms内将座椅旋转±45°和±90°,以及分别在0 ms和100 ms时间延迟后引入碰撞的试验过程。研究结果表明：200 ms能够将乘员旋转±45°和±90°而不引起额外的人体损伤,并且在无时间延迟时,旋转至背对碰撞方向的乘员损伤,比正面碰撞中0°、90°和135°座椅朝向的乘员损伤更低,证明了该损伤风险规避策略的有效性。