南京长江第四大桥节段预制拼装箱梁足尺模型试验

为研究节段预制拼装箱梁在正常使用阶段和施工状态下的结构行为,结合南京长江第四大桥开展了一孔48 m跨径该类箱梁的足尺模型试验。首先模拟正常使用荷载工况,测试试验梁的主要静力反应,然后模拟在张拉一部分预应力束的梁上通行运梁车的工况,测试试验梁的应力状况,并采用ANSYS建立试验梁实体有限元模型进行对比分析。研究结果表明:在正常使用阶段,节段预制拼装桥梁的整体性较好,键齿接缝两侧基本没有相对滑移,加载、卸载后梁体残余变形较小,力学行为基本符合平截面假定;在梁上运梁工况下,实测梁体下缘压应力约为6 MPa,距消压状态还有一定的安全储备。     

预铸混凝土环片循环载荷试验与分析

藉由预铸混凝土环片试体内装设钢筋计,除可了解环片制造过程中,混凝土蒸汽及水中养生过程,钢筋应变随环片温度变化的情形外,还可透过环片循环载重抗弯试验过程,了解钢筋应力及应变变化情形。将环片预铸过程所使用的钢筋与混凝土样品,分别进行拉力及压力试验,获得应力与应变之组合律,再利用材料及钢筋混凝土力学理论,进行环片循环载重抗弯试验成果分析,分析结果与实测结果及理论解进行比对,可评估传统监测仪器预置于钢筋混凝土环片内之适用情形,不但可以确认环片钢筋设计用量之适当性,而且还可以作为来日隧道近接施工阶段,监测环片内应力之变化及有限元素数值模拟分析结果比对的基础。     

南昌市洪都大道高架桥节段梁结构设计

洪都大道高架桥为在国内城市桥梁中首次全面采用预制节段拼装箱梁技术。设计提出标准等宽段采用墩梁固结、体外束为主预应力体系的大悬挑横梁双箱节段梁结构,变宽段采用支座体系、“分箱室、变挑臂”变宽度节段梁结构,是根据城市桥梁特点提出的新型节段梁结构,均属国内首次。对节段梁结构设计、超高渐变段设计、设计标准化、全寿命周期设计等设计要点,以及节段梁工厂化预制、快速化施工工艺进行研究并提出相应对策,达到桥梁造型美观、受力合理、经济环保、施工便捷的目的,在计划工期内顺利建成通车,取得良好的经济效益和社会效益。     

东胜煤田新街矿区斜井保护煤柱设计的离散元分析

为了最大限度进行煤层开采并控制其对斜井结构的不利影响,需要估算合理的斜井保护煤柱尺寸。针对地层-斜井的5个不同横截面,采用经验公式法估算煤柱尺寸,并进行二维离散元数值模拟,分析斜井管片结构内力和位移的分布特征,并给出合理的煤柱尺寸。主要结论如下： 1）根据二维离散元数值模拟得到的煤柱尺寸小于根据经验公式得到的煤柱尺寸;2）随着回采工作面与斜井水平距离的减小,斜井结构首先轻微上浮,然后显著下沉;3）当斜井与开采煤层的竖向距离较小时,斜井结构因受到破裂岩层的下沉挤压作用而向远离开采工作面的方向变位;4）当斜井与开采煤层的竖向距离足够大时,斜井向开采工作面的方向变位;5）由于斜井穿越的岩层与煤层物理力学性质的差异,在不同岩层或煤层之间的交界面附近,斜井结构可能因应力集中而承载力不足,需要采取一定的改善与控制措施。     

内河中游沉管隧道管节浮运沉放水文窗口选择研究

沉管隧道工程管节浮运沉放对浮运水位和流速的要求高。南昌红谷隧道为国内首座内河中游沉管隧道,受季节降水影响,水位和流速变化幅度大,满足浮运条件的水文窗口较少。通过对管节受到的水流力和拖轮拖力计算,确定水文边界条件。采用声学多普勒流速剖面仪（ADCP）对浮运航道内关键点和控制断面流速、水位进行监测作为水文预报的基础。采用相应水位（流量）法和合成流量法相结合的方法预测隧址位置水位、流量,将预测的水位、流量结果导入数值计算模型计算浮运航道内的流场分布。现场实测表明,水位和流速预测误差为±30 cm、±0.15 m/s,满足管节浮运水文预报精度的要求,并有效指导浮运沉放水文窗口的选择,保障红谷隧道管节浮运沉放施工的安全。     

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下： 1）运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm; 2）设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能; 3）运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。     

邻近高压电力铁塔盾构隧道被击穿管片修复施工技术

京沈高铁望京隧道施工过程中盾构段右线第397环管片被打桩击穿,为了不影响隧道后期的正常施工和运营,保证隧道净空、结构安全和防水,特别是确保地表邻近的110 kV高压电力铁塔的安全,通过对3种修复方案的综合对比,最终采取在隧道内搭设临时钢架支撑和焊接管片拉紧槽钢、地面施作隔离桩、全断面高压旋喷桩和地表跟踪补偿注浆、开挖辅助竖井对破损管片的混凝土结构和防水进行彻底修复的施工方法和措施,成功地解决了邻近高压电力铁塔开挖竖井修复管片空间狭小、地层涌水量大、沉降变形要求高、安全风险高、施工难度大等难题。     

内河中游南昌红谷沉管隧道施工关键技术

南昌红谷隧道过江段采用沉管法施工,隧址位于赣江中游,流速和水位落差大。为解决两岸大型围堰填筑、异地双干坞管节预制、复杂河道水文条件下管节浮运、对接以及管节基础处理效果检测等方面存在的施工难题,采用“充砂长管袋+塑性混凝土墙+钢筋混凝土墙”的组合结构与堰内基坑钢管堵头桩“干割除”方法,实现围堰快速施工和防渗抗洪的要求;通过混凝土配合比设计、浇筑、养护、温控技术以及管节预制关键设备选型和大型钢模整体转场的施工方法确保管节制作的质量和速度;采用江河中大流速下管节浮运的专用装置、合理的管节拖轮浮运船舶编队方法和多功能GPS-RTK综合监测系统,确保超长距离管节浮运安全;采用可视化监测、水下探摸和管节接头水密控制技术,实现高水差下管节准确对接;采用冲击映像法和潜水员探摸相结合的方法,对沉管基础灌砂效果进行实时监测与综合评价。实践表明,红谷隧道施工形成的一系列新工艺与新技术,能有效解决施工中的难题、降低安全质量风险、缩短工期、节约成本,并对今后的沉管隧道工程具有借鉴意义和推动作用。     

钢筋锈蚀对上海地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学性能影响研究

为研究钢筋锈蚀后上海地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学性能退化规律,基于地铁盾构隧道环境条件及空间分布,对管片进行氯盐侵蚀加速钢筋锈蚀试验,并以此为基础进行纵缝接头正弯矩足尺试验。建立纵缝接头三维数值精细化计算模型,并分析钢筋锈蚀影响下地铁盾构隧道纵缝接头的力学性能退化状况。对足尺试验和数值计算结果进行对比分析,结果表明： 1）在正弯矩作用下,钢筋锈蚀后纵缝接头的变形规律具有明显的阶段性特征。足尺试验中,纵缝接头变形可以划分为3个阶段。数值计算中,可定义6个特征点,纵缝接头变形划分为7个阶段。2）纵缝接头变形前6个阶段,钢筋锈蚀对主要变形特征值无明显影响。至最后一个阶段,随着钢筋锈蚀层厚度的增加,螺栓应变及极限承载力均减小。螺栓应变最大值减幅较大,极限承载力减幅较小。3）钢筋锈蚀后纵缝接头在正弯矩作用下,主要破坏形式为螺栓拉弯、端肋被拉断、外表面边缘混凝土剥离及压碎。     

基于CATIA软件的楔形盾构隧道管片参数化建模与排版

为提高楔形盾构隧道管片拼装拟合设计效率,基于达索CATIA V6软件平台,分析管片几何结构模型建模与隧道设计曲线拟合原理。通过盾构管片参数换算,建立楔形盾构隧道管片环参数化建模标准库,设计函数运算关系并编辑脚本,然后以局部坐标系转换的方式实现隧道曲线参数化拟合,编写排版拟合程序,并应用排版程序分析不同楔形量对通用楔形盾构管片隧道曲线拟合精度的影响。最后,依托杭州市艮山快速路下沙段提升改造工程,对工程初设中直径为14 m的盾构管片进行建模排版模拟,结果表明排版程序计算结果满足工程需求,能为实际工程提供一定依据。