基于双层永久衬砌结构的桩基托换施工力学行为研究

以西安地铁1号线矿山法区间下穿太平河桥工程为背景,运用有限元方法分析研究基于双层永久衬砌结构的桩基托换体系的施工力学行为,并论证超前注浆预加固地层的效果。研究结果表明:基于双层永久衬砌结构的桥梁桩基托换体系安全可靠、环境影响小,可为后续类似桩基托换提供宝贵的借鉴和参考;桥桩托换段桩基出露施工环节对桥跨结构的沉降变形影响较大,是衬砌结构洞内托换群桩基础的关键工序,故施工过程中应予以重点关注;基于双层永久衬砌结构的桥梁桩基托换体系在完成承载体系的有效转换后托拱结构节点处产生明显的应力集中现象,因此应适当加厚桩基托换节点处结构厚度并增加配筋量以满足结构安全要求;桩基托换施工过程中桩基开挖暴露长度愈短,托换体系施工引起的桥跨结构沉降变形及桩基托换节点区域主应力值愈小;洞内预注浆加固能够显著降低桥跨结构沉降变形及托拱结构受力,从而确保隧道修建时桥梁结构的安全性。     

黄土地区地铁车站换乘改造施工力学行为研究

以西安地铁5号线新建南稍门站对既有地铁车站换乘改造工程为背景,运用有限元方法分析研究既有地铁车站换乘改造的空间施工力学行为,重点论证既有地铁车站侧墙开洞工法的合理性。研究结果表明:(1)新建换乘厅基坑开挖卸荷是引起邻近雨污水管及既有地铁车站上抬变形的主因,而侧墙开洞后板墙支承约束减弱是导致孔洞顶部发生下沉变形的关键工序;(2)侧墙开洞后洞顶由受压区转变为受拉区,且洞口周边竖向压力突增,而侧墙弯矩变化幅度较小,故侧墙开洞应遵循"化整为零,随挖随支"的原则,即加强圈梁应尽快封闭成环,以抵抗由于侧墙开洞所引发的周边结构复杂的内力形式;(3)随着侧墙开洞跨度的增加,既有线车站的变形和内力均显著增大,而横通道水平净距对既有线车站的变形和内力影响较小,因此破除既有线侧墙方案建议选取7.5 m净跨、0.5D水平净距的施工方案,可确保既有线的运营及施工安全。     

不同围岩和埋深条件下土-结构接触界面对衬砌结构横向地震响应特性的影响分析

土与地下结构在强震作用下易发生错动滑移,会对地下结构的抗震性能产生较大影响。为确保隧道的长期安全性,运用有限元分析方法研究不同围岩和埋深条件下土-结构接触面对盾构隧道衬砌结构横向地震响应特性的影响。结果表明： 1)随着土质条件的提高,无论土-结构接触界面有无考虑错动滑移情况,隧道衬砌结构的轴力极值均显著增大,而剪力和弯矩极值均显著减小,且由土-结构接触界面错动引起的隧道衬砌结构动内力变化幅度显著减小; 随着隧道埋深的增加,由土-结构接触界面错动引起的隧道衬砌结构动内力变化幅度逐渐减小。2)考虑土-结构接触界面错动滑移时,随着土质条件的提高和隧道埋深的增加,隧道衬砌各部位水平滑移量均逐渐减小。3)当隧道围岩条件较差或埋深较浅时,隧道衬砌结构的横截面抗震设计应充分考虑土-结构接触界面对隧道抗震性能的影响。