基于盾构管片上浮控制的同步浆液初凝时间研究

目前少有同步浆液初凝时间对盾构施工期管片上浮影响的定量研究,导致较难为各种施工情况提供合理的浆液初凝时间建议。鉴于此,笔者建立了考虑隧道埋深影响的盾构隧道施工上浮纵向解析模型,并基于同步浆液初凝时间与盾构管片纵向受浮力作用区段长度之间的关系,系统研究了中风化泥岩地层中盾构隧道施工期同步浆液合理初凝时间的选择问题,结果表明:浆液初凝时间对盾构隧道施工期的最终累积纵向性态指标有重要影响,表现为浆液初凝时间越长,上浮荷载引起的管片累积上浮量值、纵向弯矩及纵向剪力均越大,且随着浆液初凝时间的等间距增长,相应性态指标的增大量值会有一定幅度的增大;从盾构隧道施工上浮控制的角度看,同步浆液初凝时间与盾构平均掘进速度应具备一定的匹配关系,盾构平均掘进速度越快,合理的浆液初凝时间也应越短;通过配合比设计,将同步浆液初凝时间调整为约5 h后,依托工程施工上浮问题得到了明显改善。

移动荷载作用下周期支撑轨道结构振动研究

视轨道结构为轨枕(或扣件)周期支撑的无限长周期结构,利用匀速移动谐振荷载作用下周期结构在频域内响应的性质和叠加原理,将求解匀速移动荷载作用下轨道结构振动响应问题的关键转化到在频域内解1个8元一次方程组。运用给出的解析方法对移动荷载作用下轨道结构的振动研究表明:在中低速单个移动谐振荷载作用下,钢轨位移频谱的峰值出现在荷载频率附近,且随着荷载速度的增加,频谱峰值变小,峰值位置向轨道固有频率靠近;力群的叠加使钢轨位移的频谱分布加宽;随着移动速度的增加,列车轴荷载下钢轨的位移频谱向高频移动;轨道结构有多个临界速度,提高基础的刚度,可以提高轨道的最小临界速度;基础阻尼能明显减缓轨道结构的强振动。

基于薄片有限元-无限元耦合模型的地铁列车振动环境影响分析

鉴于地铁运营引发隧道及地层沿线路纵向的振动水平及特性不甚明确,应用薄片有限元-无限元耦合模型对地铁列车运营引发隧道基底、隧道壁及地表在垂直于线路的水平方向、铅垂方向及线路纵向三个方向上的振动响应进行高精度分析及比较。分析结果表明:(1)地铁列车运营引发横向、垂向及纵向三个方向6 Hz以下的低频振动在地表均衰减得极其缓慢,且地表三个方向的振动速度、加速度响应具有相似的频率成分;(2)列车运营引起隧道壁的纵向振动响应在1~100 Hz频段内较小,在该频段内的大部分频率点处,其响应甚至小于地表的纵向振动响应;(3)在隧道基底及隧道壁,由列车运营引发的纵向振动响应在1~100 Hz频段以内显著小于由其引发的垂向振动响应,但在地表,由列车运营引发的纵向振动响应具有同横向、垂向响应相当的量值。

移动荷载作用下浮置板轨道振动响应的频域快速数值算法

视浮置板轨道为周期无限轨道结构,在移动谐振荷载作用下,运用周期结构响应的性质,引入浮置板轨道钢轨频域内响应的数学模态,将钢轨频域内的响应运用数学模态的级数叠加表达。在单个单位移动谐振荷载作用下,以钢轨频域响应的级数表达为基础,可只在一个完整板长对应的周期范围内完成钢轨与浮置板的耦合,解得该范围内的振动响应;而整个轨道结构的振动响应可由求解范围内的振动响应进行扩展得到。运用叠加原理,可求得系列、多频率成分荷载引起的浮置板轨道振动响应。与其他方法对相同问题计算结果的横向比较,验证了算法的正确性。研究结果表明:算法计算速度优越,且计算结果良好、合理,能很好地反映浮置板轨道的结构特点及动力性能。

预制短型与现浇长型浮置板轨道动力特性及服役性能比较研究

为了比较浮置板轨道预制短板型式与现浇长板型式动力特性及服役性能的差异，将轨道结构作为一种周期性的无限结构，根据两种轨道自身的结构特点，建立相应动力计算模型进行了计算及分析。计算结果表明：（1）预制短型浮置板轨道结构对低频荷载的分摊承载能力弱于现浇长型浮置板轨道结构；（2）浮置板交错反相振动的轨道模态对预制短型浮置板轨道结构的振动影响较大，但对现浇长型浮置板轨道结构的振动几乎没有影响；（3）运行列车作用下，现浇30m长板浮置板轨道的钢轨及浮置板响应在30～100Hz频段内大于预制3．6m短板浮置板轨道，但预制3．6m短板浮置板轨道的钢轨及浮置板响应在25Hz以下的大部分频段却大于现浇30m长板浮置板轨道；（4）相较于现浇长型浮置板轨道，预制短浮置板轨道应采用疲劳寿命更长的隔振器。

轨道结构上轮对相互影响系数的解析求法

为了建立更合理的频域车轨耦合模型,提出一种求解移动荷载状态激振下轨道结构上轮对相互影响系数的解析方法。该解析方法视离散支撑轨道结构为周期性的结构,首先在与列车轮载同速的移动坐标系下对Dirac荷载作用下钢轨的振动控制方程进行系列积分变换,并将影响系数化简为含有钢轨垫片中频域力的表达式,而后以传递矩阵方法求得该频域力,进而最终求得轮对的相互影响系数。研究结果表明:该方法计算准确度高,计算速度快,能很好地应用于频域车轨耦合模型中;列车在高速时采用定点荷载状态激振会产生较大误差,此时宜使用移动荷载状态激振。

软土盾构隧道稳定渗流分析

盾构隧道的渗流对隧道的长期沉降等长期性态有重要的影响。针对软土盾构隧道的特点,假设隧道达到稳定渗流时,作用于衬砌外壁的总水头为一个未知常量,在此假设基础上,推导出隧道周围土体渗流场的发展及孔隙水压力的分布。通过土体渗入隧道的渗流量与通过衬砌渗入隧道的渗流量相等这一等量关系,计算衬砌外壁的未知常量水头。得到隧道稳定渗流时的渗流场和渗流量的解析解。最后,通过与数值模拟以及已有解析解答的对比,验证了解析方法的合理性。

浮置板轨道上轮对相互影响系数的求解

为建立车辆-浮置板轨道的频域动力耦合模型,提出一种求解移动荷载状态激振下浮置板轨道结构上轮对相互影响系数的计算方法。该方法将对应于浮置板轨道上移动点的影响系数化为含有移动谐振荷载引起钢轨上定点频域响应的积分表达式,并以浮置板轨道的频域快速数值算法计算该定点频域响应。在此基础上,再通过数值积分方法计算影响系数的积分表达式,从而得到浮置板轨道上的轮对相互影响系数。通过该算法,对浮置板轨道上轮对相互影响系数进行探讨,得到其基本性质。算例表明:该方法能很好地反映浮置板轨道的结构特点和动力性能,可用于建立车辆-浮置板轨道的频域动力耦合模型,因而,具有较为重要的理论价值和应用价值。

基于频域快速数值算法的浮置板轨道隔振性能

以移动谐振荷载下浮置板轨道的力传递率为评价依据,研究浮置板轨道的隔振性能.视浮置板轨道为周期性无限轨道结构,在移动谐振荷载作用下,运用周期结构响应性质,建立浮置板轨道的频域快速数值算法.运用该算法计算浮置板轨道力传递率,进而对浮置板轨道的隔振性能进行分析.研究表明:对于某一激振频率的移动荷载,浮置板轨道力传递率较大的频段就位于荷载自身频率附近,且力传递率的主要峰值个数由轨道的频散特性决定;浮置板轨道不同位置的隔振性能不同,尤其当荷载频率在低频段时,浮置板端部的隔振性能最差,越往中部隔振性能越好;随着荷载速度的增加,荷载频率附近频段的力传递率会有所下降,但其他大部分频段的力传递率会有所升高.

黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的车致长期沉降

为了探明列车荷载对黏土与粉土复合地层及其中地铁隧道的长期影响,以无锡某地铁区段为研究对象,建立了轨道-隧道-地层系统的耦合2.5维数值模型,分析了运行列车诱发地铁隧道下覆黏土及粉土复合地层的动应力响应规律,进而结合循环荷载作用下黏土及粉土的不排水累积变形特征及孔压累积特征,采用分层总和法研究了列车振动荷载长期作用诱发该复合地层及其中地铁隧道的长期沉降量值及发展规律.研究结果表明:1)隧道下覆地基土的动偏应力沿深度方向呈先增大后减小的变化趋势,其最大值出现在隧道下覆约1.3 m深度处,可达2.80 kPa;2)地铁列车运行导致复合地层中隧道结构的沉降主要发生在地铁列车前20万次运行期内,且隧道结构的沉降在此期间发展得较为迅速;3)复合地层中隧道结构稳定后的车致沉降量值可达13.44 mm,其中由土体不排水累积塑性应变引起的沉降为11.40 mm,占比85%,由累积孔压消散引起的固结沉降为2.04 mm,占比15%;4)隧道下覆黏土与粉土复合地层长期变形主要发生在隧道下方15 m范围内,该范围内的土体沉降对隧道结构长期沉降量值的贡献占比达90%.

车型及编组对地铁运营诱发环境振动的影响研究

为了探明车型及编组对地铁环境振动的影响及水平,应用薄片有限元-无限元耦合模型及周期性车轨动力耦合模型对常用地铁车型及编组组合方式下列车运营诱发的环境振动进行综合分析及比较。分析结果表明:①不同车型及编组地铁列车诱发环境振动的时程、频谱、1/3倍频程谱及地表Z振级衰减曲线具有类似的趋势,但相应量值有所差别;②地铁车型及编组对5 Hz以下的低频环境振动有较大影响;③当保持其他因素不变,将6节编组列车扩展为8节编组列车,或将动拖车组合编组改变为全动车编组,抑或选用A型车(相较于选用B型车)为运营车辆,都会造成地表Z振级产生多达约1.5 dB的增加;④车型及编组的不同组合对地表Z振级的影响最大可达3.2 dB。

基于3D打印模型辅助后路内固定治疗寰枢椎不稳定

目的探讨个体化3D打印模型辅助后路固定治疗寰枢椎不稳的方法和效果。方法对河南省人民医院2013？03—2015-03CT及MRI确诊的21例颅颈交界区畸形患者的临床资料进行回顾性分析,其中15例应用3D打印技术建立颈椎个体化3D打印模型,术前进行模拟置钉及内固定术,以期得到个体化得置顶数据,进而辅助真实手术,采取一期后路减压及内固定治疗。结果 15例3D打印模型模拟辅助术中置钉及内固定手术全部置钉成功,无椎动脉及神经根损伤,无内固定松动及断裂。术后随访6~18个月,平均10.6个月,术后VAS评分明显低于术前,JOA评分高于术前（P〈0.05）术后复查颈部CT或头颈部MR,寰椎齿突间隙（ADI）明显缩小,延髓颈髓角（CMA）明显增大,延髓腹侧受压明显减弱和消失,差异有统计学意义（P〈0.05）。本组未出现手术死亡,且无呼吸困难病例。结论个体化3D打印模型辅助后路螺钉内固定可提高置钉成功率,有效保护椎动脉及神经根,提高安全性,特别对椎动脉＂高跨＂及各种先天椎体变异的寰枢椎不稳定病人有很大帮助。

基于M-C准则的差异面积D—P准则及其应用研究

为了克服基于M-C准则的D-P系列准则缺乏明确物理意义的缺点,提出了基于M-C准则的一个新D—P准则——差异面积D—P准则。差异面积反映的是M-C和D—P两准则在偏平面上投影不重合区域的面积,在同一个偏平面上该面积越小,认为两准则近似程度越高。而差异面积D—P准则是在偏平面上使得与M-C准则差异面积近似最小的D—P准则,因此认为它是对M-C准则最为合理的D—P准则近似。通过分析,推导了D-P准则和M-C准则在偏平面上的差异面积表达式,进而给出了差异面积D—P准则,得到了等效圆的洛德角及值。此外,还得到了差异面积D—P准则相对于外角点外接D—P准则的折减系数,方便了工程应用。最后将差异面积D—P准则运用于边坡分析当中,证明了该方法是可行的。

快速康复外科对神经外科手术疗效的影响

目的探讨快速康复外科(fast track surgery,FTS)在神经外科治疗中应用的安全有效性。方法选取河南省人民医院神经外科2012年6月至2014年3月行手术患者115例。将患者分为2组:FTS组62例,传统治疗组53例。分别按照FTS方案、传统方案进行治疗,比较两组各项临床指标、术后住院天数和住院费用。结果与传统治疗组比较,FTS组在术后头疼头晕(4:13)、恶心呕吐(5:15)、以及颅内感染(2:8)和肺部感染(1:11)发生率上均明显低于传统治疗组,差异均有统计学意义(P<0.05);FTS组在术后住院天数([8±1)d vs.(11±2)d],住院治疗费用[(4.58±0.75)万元vs(.5.78±0.64)万元]与传统治疗组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论 FTS措施在神经外科的应用是一种全新的外科理念,其在减少术后并发症、缩短住院时间、降低住院费用等方面较传统治疗方法有明显优势。

粉细砂地层对地铁列车荷载的动力响应及长期变形研究

为探明地铁列车荷载作用下粉细砂地层的动力响应特征及长期累积变形发展规律,首先基于南京地铁2号线沉降监测数据,分析了位于粉细砂地层中某区段隧道结构的沉降发展规律;然后采用2.5维数值方法,模拟分析了地铁列车荷载作用下粉细砂地层的振动响应特征;最后,基于振动荷载作用下粉细砂的累积变形经验公式,采用分层总和法研究了粉细砂地层由列车荷载诱发长期累积变形的发展规律。研究结果表明:(1)列车运行引发地铁隧道地基粉细砂地层的动偏应力随着深度的增加呈先增大后减小的变化趋势,其最大值通常出现在隧道底部以下1 m处,最大值约为3.5kPa;(2)列车振动荷载诱发粉细砂地层的长期变形在运营初期发展较快,并在运营1年左右达到稳定,随后缓慢增长,其稳定后的地基总变形量约为15.1mm;(3)由列车振动荷载长期作用诱发的隧道粉细砂地基沉降量约占运营7年后总沉降量值的26%。

地铁浮置式轨道引起地表振动响应解析预测模型研究

在土层振动传递固有特性的基础上，提出一种针对地铁浮置式轨道型式引起的地表振动响应的解析预测模型。本模型将地铁环境振动的预测问题转化为计算浮置式轨道作用于基底的频域力群和求解土层振动频响函数的问题，然后通过系统合理简化将两部分进行频域叠加运算得出地表振动响应。采用本模型预测了北京地铁4号线浮置板区间地表振动响应，并与实测数据进行对比分析，结果表明：浮置板区间模型预测和地表实测加速度振动主频均为8～10Hz，且频域幅值相当，变化趋势相符；实测Z振级54．0dB，预测z振级56．1dB，预测结果较准确。本频域快速预测模型具有预测速度快、预测精度高、可进行频域预测等特点，是现有环评预测方法的有效补充。

曲线轨道空间振动响应特性研究

曲线轨道空间振动存在平面内振动、平面外弯扭耦合振动,通过建立曲线轨道空间振动频域解析模型,对曲线轨道动力响应特性进行研究。将曲线轨道视为圆形结构的一部分,利用圆形结构周期性的特性,在一个基本元之内求解曲线轨道的动力响应。通过引入移动谐振荷载作用下轨梁动力响应的频域数学模态,得出曲线轨道轨梁频域响应的级数表达。在频域内采用数学模态叠加法表示曲线轨梁的纵向、横向、垂向及扭转振动,进而求解得到基本元内轨梁的频域动力响应。经计算表明,文中提出的频域解析模型能够得到精确的曲线轨道频域响应。通过分析速度、半径、超高等因素,得到以下结论:准静态激励下单个移动轴荷载对曲线轨梁的垂向、横向及扭转振动的影响范围在作用点两侧±5m左右;轴荷载移动速度对曲线轨梁横向位移、扭转变形具有显著的影响,随着速度的增加,曲线轨道由过超高状态逐渐过渡到理想超高状态,最终进入欠超高状态,轨梁横向位移、扭转变形方向发生改变,响应幅值先减小后增加;半径、超高和速度对曲线轨梁垂向位移、横向位移及扭转变形影响较大;随着半径的增加,速度对位移响应的影响程度降低;准静态移动轴荷载列作用下曲线轨梁垂向、横向及扭转频域响应主要集中在40Hz以内的频段;横向振动、扭转振动频谱分布范围较宽。

基于土层振动频响函数预测地铁环境振动的频域解析方法

根据土层振动频响函数反映土层固有特性的原理,提出基于土层振动频响函数预测地铁环境振动的频域解析方法。首先采用车轨解析模型计算得到作用于隧道基底的系列频域力;然后采用土体解析模型计算得到系列频域力作用点处到地面预测点处的系列土层振动频响函数;再根据土层固有特性不随输入荷载大小而改变的性质,将单个频域力与其对应的土层振动频响函数进行复数相乘,得到单个频域力作用下地面预测点处的振动响应;最后将各作用点处振动响应累加得到地面预测点处的振动响应。采用此方法预测北京地铁1号线东单站至建国门站区间由地铁列车运行引起的地面振动响应,并利用现场地面振动测试数据进行验证。结果表明:预测的地面振动加速度时程波形及频谱波形、地面振动1/3倍频程加速度级曲线和Z振级均与现场实测结果基本一致;该预测方法具有计算速度快、预测精度高、预测频带宽等特点,可以有效地预测地铁运行引起的环境振动响应。

浮置板轨道动力响应分析的广义波数法

为求解固定谐振荷载激励下浮置板轨道的动力响应,引入广义波数,将浮置板轨道视为无限长的周期性结构,并在广义波数域内将其在固定谐振荷载激励下的动力响应映射到轨道的1个几何周期范围内,通过求解该几何周期范围内的轨道动力响应进而得到无限长轨道的动力响应.运用提出的方法计算和分析浮置板轨道的动力特性,结果表明：浮置板轨道存在明显的板端效应,即固定谐振荷载激励下引发的振动沿轨道纵向传播时,轨道板板端处的动力响应出现放大现象,其数值甚至大于同一位置处钢轨的动力响应;由固定谐振荷载引发的沿轨道纵向传播的振动在传播过程中的衰减随固定谐振荷载激励频率的不同而不同,频率在0～8及40～1 000 Hz频段内的固定谐振荷载所引发的振动衰减较快,而频率在8～40 Hz频段内的荷载所引发的振动衰减相对缓慢.

移动谐振荷载作用下曲线轨道钢轨动力响应求解方法研究

将曲线轨道视作周期性轨道结构,根据周期性结构的振动特性,可将荷载作用下曲线轨道钢轨动力响应的求解问题转化在一个基本元之内进行。通过引入移动谐振荷载作用下曲线轨道钢轨的数学模态,得出了曲线轨道钢轨频域响应的级数表达。在频域内采用模态叠加法表示钢轨的弯曲及扭转变形,进而求解得出钢轨的频域动力响应。经研究发现:移动荷载作用下曲线轨道钢轨响应显著的频段位于荷载激励频率附近,随着荷载移动速度的增加,荷载激励频率附近一个很窄频段内的位移响应将有所减小,但其它大部分频段内的位移响应将显著增大;随着荷载移动速度的增加,移动谐振荷载引起的钢轨响应峰值变化不大,但响应显著的持续时间变短;离散支承引起的参数激励受速度的影响显著;采用曲线梁模型模拟曲线轨道钢轨所得垂向动力响应结果与直梁模型基本一致,可以采用直梁模型近似研究曲线轨道钢轨垂向动力响应;当对曲线轨道钢轨进行精细化建模分析时,曲线半径对曲线钢轨扭转振动有一定程度的影响,需采用曲梁模型研究曲线轨道钢轨动力响应。