沉管隧道变截面管段若干关键设计技术分析

以国内首条变截面沉管隧道工程-广州洲头咀沉管隧道工程为依托,总结了变截面管段成型预制技术难点及对策;分析了管段起浮及浮运过程中干舷及稳定性机理,并提出了相应控制措施;建立了二维和三维数值模型,揭示其结构空间受力特性。分析表明,管段预制时在内部模板台车上设置连续桁架作为补偿可较好满足截面渐变段成型预制的要求;对道路线形进行小幅度调整使结构横向对称、在渐变端增加压载及合理布置压载水箱可有效解决管段起浮及浮运阶段管段横、纵向倾侧的问题;变截面沉管隧道的三维空间受力特性较为明显,设计过程宜建立三维空间模型进行受力分析,以更准确地分析不同断面处的内力并进行结构配筋。     

沉管隧道变截面管段浮运水流力及系缆桩可靠性分析

为探索沉管隧道变截面管段浮运过程的水流力与系缆桩可靠性,以广州洲头咀沉管隧道为依托,借助CFD软件建立流体动力学模型,计算管段横向浮运所受的水流力并探讨规范水流力公式的适用性;以此为基础,利用ANSYS开展管段浮运系缆桩可靠性分析。研究表明： 1) 规范水流力公式具备一定的适用性,采用结构形式为矩形梁时对应的水流阻力系数会导致与数值计算结果存在不容忽视的差别,通过CFD计算结果修正后两者吻合较好; 2) 系缆桩处于弹性受力状态,刚度与强度均未被削弱,设计方案可满足浮运安全要求; 3) 钢丝绳拉力作用下管段结构混凝土处于带裂缝工作状态,需基于计算结果对系缆桩预埋件锚固区做局部加强以抑制裂缝发展。     

广州市洲头咀隧道工程总体设计

该文结合工程前期研究和工程设计情况,对洲头咀越江隧道工程总体布置作了简要分析介绍,重点就影响隧道总体布局的关键因素进行分析论证,并综述了工程的主要技术特点和技术创新点。     

垂直顶升施工上覆土层破坏形态的颗粒流模拟

上覆土层破坏形态合理理解与认识,对于垂直顶升法应用具有重要的意义。借助颗粒流程序二次开发,模拟管道垂直顶升施工过程,揭示垂直顶升过程上覆土层的破坏机理、范围及发展路径,与室内试验结果对比分析,研究上覆土深度对土层破坏的影响。分析结果表明:管道上覆土层剪切破坏面具有非线性特征,满足三次函数分布,既有成果假定破坏面沿特定倾角线性分布不足;上覆土顶部破坏范围2.97 D,显著大于经验取值范围(1.2~1.5)D,说明现有研究破坏范围取值不准确;垂直顶升施工上覆土经历挤压剪切→破坏开裂→裂隙延伸→破坏面贯通→裂隙扩展→形成上覆土柱→土层重分布→填充裂隙的过程;不同上覆土层深度对应的破坏特性相近,且随土层深度的增大,顶部破坏范围呈二次函数增大。     

广州机场高速路高架桥桩基托换工程设计

以广州市机场高速路某一既有桥墩基础托换为例,说明高架桥桩基托换的设计方案、施工工序,以及设计施工中的关键技术。该文将理论计算、施工实践及监控量测相结合,说明桩基托换设计的合理性、有效性。     

硬质地基上干坞坞口模袋砂围堰变形空间效应及其方案优选

为了探索硬质地基上干坞坞口模袋砂围堰变形的空间效应及合理的平面布置方案,以广州洲头咀沉管隧道轴线干坞坞口模袋砂围堰工程为背景,借助数值手段建立围堰三维有限元模型,明确了干坞内降水工况下围堰空间条件下的水平向变形规律,并结合现场实测数据进行了验证,同时对多折角U形和两直角U形2种围堰平面布置方案进行了对比。结果表明:1)降水工况下,模袋砂围堰纵向不同位置的水平向变形规律不同,将围堰变形视为平面应变问题存在缺陷;2)围堰存在类似于基坑的空间效应,其本质源于围堰自身平面布置导致的系统刚度差异;3)围堰顶部斜裂缝产生的原因是围堰角部与中部系统刚度不同,差异变形的存在导致了裂缝的发育;4)多折角U形围堰布置方案优于两直角U形布置方案,前者对空间效应的利用更为充分。     

考虑运输台车不利失效工况的长大沉管管节力学响应分析方法研究

近年来沉管管节呈现出向大体积、大质量发展的趋势，而随着沉管管节规模的增大，管节数值模型的计算资源消耗量随之增加。针对前述问题，提出一种使用壳单元对沉管内钢筋进行等效的有限元建模方法，同时与传统的桁架钢筋模型进行对比研究，研究表明等效建模方法在计算中具有较高的精度，可以大大提高数值分析效率，便于工程方案的快速迭代。基于建立的简化模型，进行了沉管管节在多种台车脱空失效工况下的计算校核，并从中分析得到了最不利工况以及管节在脱空状态下的薄弱位置。