汶川地震公路隧道普通段震害分析及震害机制研究

在汶川地震中隧道普通段出现了严重的震害,为了提高高烈度地震区隧道普通段的抗震性能,通过统计分析汶川地震公路隧道普通段震害调查资料,对隧道普通段进行了震害分析。结果表明,隧道普通段震害主要发生在软岩均一段、软硬围岩交接段软岩部分以及围岩缺陷段。通过三维有限差分数值模拟和现场典型震害分析,研究了公路隧道普通段的震害机制,探明了围岩均一普通段隧道震害机制,即硬岩隧道普通段基本无震害,软岩隧道普通段震害较严重,衬砌结构受地震惯性力影响较大,强制位移次之;探明了围岩软硬交接普通段隧道震害机制,即震害主要发生在软硬围岩交接段软岩部分,震害的主要影响因素为强制位移,地震惯性力次之;探明了围岩缺陷普通段隧道震害机制,即震害主要由地震惯性力造成强制位移影响很小。研究成果可为高烈度地震区公路隧道普通段的抗震设防提供参考。

玄武岩纤维混凝土隧道衬砌承载特性模型试验研究

玄武岩纤维是一种环保高性能的无机材料。玄武岩纤维混凝土所具有的增强、增韧、阻裂等性能,对于控制软弱围岩隧道的变形具有重要的力学优势。通过钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验,对玄武岩纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明:相比钢筋混凝土,玄武岩纤维混凝土衬砌的初裂荷载提高了20%;掺入玄武岩纤维后衬砌结构的韧性增强,衬砌初裂后仍可承担较大的弯矩和变形。衬砌初裂前,钢筋混凝土和玄武岩纤维混凝土衬砌支护特性曲线基本成线形变化;衬砌初裂后,钢筋混凝土衬砌支护特性曲线在缓慢上升后,快速趋于收敛;玄武岩纤维混凝土衬砌承载特性曲线缓慢上升,至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象。因此,玄武岩纤维混凝土能较好地满足软弱围岩隧道尽早封闭岩面、尽快提供支护力并具有一定变形能力的要求。研究成果对于软岩大变形隧道的变形控制具有重要的意义。

汶川地震各地震烈度区公路隧道震害特征研究

文章结合汶川地震震区大量公路隧道震害资料，对各地震烈度区公路隧道震害特征进行了研究。结果表明：6度区隧道均未破坏；7度区出现落石灾害，砸坏洞门、边仰坡结构；8～11度区硬岩隧道洞身衬砌基本无震害，8度区软岩隧道洞身衬砌出现轻微开裂、渗水；9度区软岩隧道洞身衬砌开裂严重，出现网状开裂、大面积渗水，出现混凝土剥落、掉块以及二次衬砌垮塌等，洞口边仰坡出现滑塌、崩塌，堵塞洞门；10度区软岩隧道洞身二次衬砌垮塌增多；11度区软岩隧道洞身出现围岩垮塌。研究成果对进一步研究高烈度地震区公路隧道震害机理及抗震对策有着重要的意义。

深圳地铁小净距盾构重叠隧道施工工序及加固方案

深圳地铁3号线红岭中路站—老街站区间设计为盾构重叠隧道。2条线净距小、夹土层受扰动较大。本文对该区间隧道的施工工序和加固方案进行了有限元数值模拟和对比分析。结果表明:采用"先下后上"工序略优于"先上后下"工序,为减少对夹土层和围岩的扰动建议采用"先下后上"工序施工;夹土层宜采用钢花管注浆加固;上隧道开挖期间下隧道加固采用液压轮式台车方案略优于十字钢支撑方案,在预算允许的条件下建议下隧道加固采用液压轮式台车方案。

隧道上覆土柱水平地震力传递机制及动力模型试验研究

为改变隧道横断面抗震计算静力法中上覆土柱水平地震力传递机制不清的现状,以Ⅴ级围岩为例,利用动力有限元法对隧道上覆土柱水平地震力传递机制进行研究,对静力法进行了修正,并通过动力模型试验予以验证。研究结果表明:隧道上覆土柱水平地震力以均布剪切摩擦力形式作用于二衬上半拱圈;埋深25m条件下,隧道上覆土柱水平地震力传至二衬结构上的摩擦力最大;埋深小于50m时,地震烈度越大,摩擦力越大;埋深大于50m时,摩擦力受地震烈度的影响很小,隧道进入深埋状态,结构受地震影响很小;以均布剪切摩擦力代替水平集中力修正静力法,修正后静力法的抗震计算结果偏于安全,比原静力法计算结果更接近动力计算结果,更能反映实际地震中隧道结构的动力性能。研究成果可为隧道抗震设防设计提供参考。

基于自主BIM 平台的装配式建筑设计系统研发

项目组主要研究将BIM技术应用于装配式建筑设计的数字化和智能化设计方法,基于自主PKPM-BIM平台,开发符合国内设计习惯和工作流程的装配式设计软件PKPM-PC。PKPM-PC结合PKPM结构设计软件,提供了预制混凝土构件的脱模、运输、吊装过程中的计算工具,实现整体结构分析及相关内力调整、连接设计、预制构件库的建立、三维拆分与预拼装、碰撞检查、构件详图、材料统计等功能,同时BIM数据可直接接力到生产加工设备。为广大设计和生产企业提供专业软件,保证装配式结构设计安全度,提高设计效率和质量,助力建筑工业化发展。

软弱围岩隧道钢纤维混凝土衬砌承载特性模型试验研究

为满足软弱围岩隧道开挖后尽快封闭岩面、适应一定变形及提供足够支护力的要求,通过素混凝土、钢筋混凝土及钢纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验,对钢纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明:钢纤维混凝土衬砌初裂荷载提高了20%,极限荷载得到较大提高;掺入钢纤维后衬砌结构韧性增强,初裂后仍能抵抗一定变形并较大降低变形速率,与素混凝土、钢筋混凝土相比可承受更大的变形;钢纤维混凝土衬砌初裂后承载特性曲线缓慢上升,至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象,素混凝土快速收敛,钢筋混凝土在一定缓慢上升后快速趋于收敛,软弱围岩条件下,钢纤维混凝土初支在一定变形后可与围岩特征曲线相交,达到围岩–结构稳定状态,是一种力学性能良好的快速支护材料。研究成果对软弱围岩隧道的设计与施工都具有重要的意义。

喷射钢-聚丙烯复合纤维混凝土剪切性能试验研究

钢纤维或复合纤维喷射混凝土具有优于普通喷射混凝土的抗开裂、抗冲击和耐疲劳等优点,被越来越多地应用于土木工程。为了研究不同纤维的掺量对混凝土基本力学性能的影响,本文对两种配方的纤维喷射(钢纤维、钢纤维+聚丙烯纤维)混凝土进行了剪切试验,并与喷射素混凝土的剪切性能进行对比分析,最终得出剪切力学性能优异并适用于隧道工程的纤维喷射混凝土。

强震区跨断层隧道减震缝减震技术研究

为进一步提高强震区跨断层隧道的震时安全稳定性,文章依托某铁路隧道断层段,利用有限差分数值计算软件对减震缝的减震性能进行研究,对比分析了无减震缝、常规减震缝和交错设缝二衬结构的主应力及内力。研究结果表明:(1)跨断层隧道上盘结构受地震作用的影响大于下盘;(2)施设减震缝后,隧道衬砌结构轴力值、弯矩值明显降低,常规设缝和交错设缝的轴力最大降幅分别为54. 4%、47. 6%,弯矩最大降幅分别为41. 9%、43. 1%;(3)施设减震缝后,隧道衬砌结构的安全系数明显增大,常规设缝和交错设缝的最大增幅分别为54. 3%、55. 6%;(4)综上可知,施设减震缝可提高跨断层隧道结构的安全性及稳定性。

高烈度艰险山区抢通阶段公路震害评价等级体系及处治技术研究

强震后,科学、快速地抢通高烈度艰险山区交通生命线是一个难点。以汶川地震灾区公路抢通工程为研究背景,对高烈度艰险山区公路震害评价等级体系及处治技术进行研究。根据公路震害的破坏特点、恢复难易程度,并结合公路抢通的原则、特点及目标,通过分别建立抢通阶段桥梁、隧道及路基震害的评价等级,最终建立了抢通阶段公路震害评价等级体系。公路A、B级震害不需处治;C级震害处治技术为:桥梁半幅限行,隧道及路基采用除危、清方;D级震害处治技术为:桥梁临时支撑或限位、桥上架桥,隧道喷混凝土或安设型钢钢架临时支护,除危、清方,岩石松动爆破;E级震害处治技术为:埋设涵管、设置槽渡、搭设便桥、硐室定向爆破及便道绕避。