非对称开挖双支撑支护结构优化设计研究

基于南昌艾溪湖共轨叠合隧道水下复杂非对称开挖深基坑项目,分析某典型断面两侧支护桩的变形差异,指出一定范围内调整支护桩设计长度对变形影响较小,可以优化设计桩长提高经济效益。简化模型进一步分析不同影响因素下的基坑支护结构力学响应规律,指出非对称开挖基坑支护结构应当使用非对称支护长度,并结合工程实践提出支护桩最优插入比概念。分析第2道支撑位置、不同支撑刚度、不同支护桩刚度和不同土质等因素对最优插入比的影响,提出基坑支护桩最优设计原则。结果指出:非对称受荷侧的基坑支护桩可以通过调整受荷小一侧的设计长度实现优化设计;同时,可以通过合理调整支护结构的设计刚度进行变形控制。所得结论现已应用到实际工程中,优化了支护桩的设计长度,取得了一定的经济效益。

交通荷载下双线地铁隧道间距对上部公路隧道的影响

以南昌艾溪湖隧道为研究对象,利用PLAXIS 2D有限元软件设计了几何相似比为1∶30的室内缩尺模型,研究了交通荷载下双线地铁隧道间距对上部公路隧道受力变形的影响.通过改变双线地铁隧道间距,对上层公路隧道模型底部板单元的变形、剪力、弯矩进行了详细地分析.结果表明:在改变双线地铁隧道的间距时,存在一个最佳间距使得上部公路隧道的变形、平均剪力以及最大正负弯矩的差值最小;并且从零间距到有间距过渡时,公路隧道底板的变形和受力情况会发生突变.

非平衡堆载下基坑支护结构位移及内力分析

基坑两侧非平衡堆载引起两侧支护结构产生不同的位移及内力。以实际工程为背景,通过有限元软件PLAXIS建立非平衡堆载的数值模型,探讨由非平衡堆载引起支护结构位移及内力的变化。建立三维有限元模型结合实际工况进行分析,并得到以下结论:基坑非平衡堆载高度的增加会引起支撑位移和轴力的快速增长,并且无堆载一侧的支撑由向坑内位移转变为向坑外位移,支撑的位移增量达到两侧无堆载下基坑的7倍以上;非平衡堆载高度的增加也会引起基坑两侧的支护桩呈现出相反的的位移变化趋势,且位移变化速率较快。

考虑残余顶推力作用时盾构下穿引起既有顶管管廊变形

针对隧道开挖引起上覆既有顶管管廊变形的工况,提出了一种可考虑顶管管廊残余顶推力的管廊竖向变形理论计算方法。第一阶段采用修正Loganathan公式解得隧道开挖引起周围土体的自由位移,把土体自由位移附加在既有管廊轴线上;第二阶段将既有管廊简化成无限长Euler-Bernoulli梁搁置在Pasternak地基模型上,同时考虑管廊残余顶推力对其变形响应的影响,随后根据管廊两端自由的约束条件提出了隧道开挖引起既有管廊受力变形半解析解。研究结果表明:与某工程实测数据验证对比,本文方法计算结果与实测较为符合;与本文方法退化解析比较,本文方法预测结果更具有优越性。进一步参数得到如下结论:地层损失率的增大会使得既有管廊位移及其内力呈现线性增大的趋势;随着管廊直径的增大,既有管廊位移和弯矩会迅速增大,其增速也在不断增大;随着隧道开挖轴线埋深的增加,既有管廊位移和内力均会大幅度减小。

不同荷载距离下内撑式不平衡基坑受力变形分析

以某坑边荷载距离不同的综合管廊基坑为例建立二维有限元模型,土体采用小应变本构模型,计算结果与实测数据吻合良好,验证了模型的有效性.在此模型基础上,通过改变基坑一侧荷载的距离建立多组模型,研究两侧荷载距离不同对支护结构变形受力、支撑位移以及坑底隆起的影响.结果表明,当非紧邻侧荷载离坑边距离超过0.2倍开挖深度时,荷载距离较远侧支护桩发生桩顶逆向位移,两侧支护桩弯矩最大值差异率>10%,两侧支护桩配筋应按两侧荷载情况分别考虑;当非紧邻侧荷载距离坑边超过1.0倍开挖深度时,内支撑会随支护结构变形发生向荷载距离较远侧的整体偏移;两侧荷载距离非对称情况下,坑底隆起曲线呈非对称分布.

基于小应变刚度本构模型的基坑内外坑面积比对坑中坑围护结构的影响研究

为了深入研究坑中坑式基坑的受力与变形,以南昌市艾溪湖叠合式公轨共建深长明挖隧道中的坑中坑工程为研究背景,采用PLAXIS 2D有限元软件结合小应变刚度硬化本构模型(HSS),建立了坑中坑有限元计算模型,研究了内坑与外坑的面积比对基坑围护结构受力和变形的影响。结果表明:内外围护结构的最大水平位移均随着面积比的增大而增大,其原因为随面积比增加,内外坑围护结构间土体逐渐由无限土体转变至有限土体;外墙所受的弯矩,无论正负弯矩都随着面积比的增大而增大;内坑灌注桩主要承受正弯矩,负弯矩相对较小,且其正弯矩随面积比的增大而增大;采用弹性地基梁理论研究内外坑面积比对围护结构影响时,可不考虑弹簧系数随面积比的变化。

南昌艾溪湖明挖隧道湖中段变形缝设置影响因素分析及优化

目前对隧道变形缝合理间距的问题,缺乏定量的分析。通过变形缝设置现状的调研和分析整理可知,土层的变化、内外的温差以及隧道结构的突变是变形缝设置的主要影响因素。变形缝的合理设置对隧道结构的安全性和隧道防水都有着重要影响,本文依托南昌艾溪湖湖中明挖段,建立隧道三维结构模型,对变形缝设置的主要影响因素进行了分析,对隧道的变形缝设置的间距进行数值模拟和优化。结果表明:变形缝能够改善隧道应力的分布,但是过多的变形缝给隧道的防水工作增加了难度,通过控制合理的间距以较少变形缝的设置成为研究的重点。在原设置间距60 m的基础上,确定变形缝的间距设置为80 m和100 m,该设置能够满足结构轴向应力、竖向变形以及止水带剪切应力的要求。文中得到的结论可为设计和施工提供理论依据和参考,对于工程具有较好的实用价值和理论意义。

BIM技术在艾溪湖公轨共建隧道中的运用研究

基于南昌艾溪湖叠合式公轨共建隧道工程,利用Revit软件,采用Revit与Dynamo的交互式建模方法,建立艾溪湖隧道湖中、湖东段的三维BIM模型,并通过Navisworks软件对已建立的模型进行碰撞检查,对模型进行细化分析,再予以不断完善。项目应用结果表明:BIM技术能够快速完成模型建立,为用户提供三维可视服务,摒弃了二维图纸烦琐、不立体的缺点;同时也可以优化设计方案与施工方案,确保项目的工程质量及建设过程的顺利完成。

降水条件下基坑宽长比对邻近既有隧道变形的影响

针对基坑降水施工时对邻近既有隧道变形的影响已有学者进行研究,但降水条件下基坑宽度与长度的比值对隧道最大竖向位移的影响尚有空白。为探讨基坑降水时基坑宽长比对邻近隧道的变形影响,首先借助模型试验研究邻近隧道在基坑宽度和降水深度改变时产生的受力变形规律,再利用数值软件进一步分析基坑宽长比的影响,最后针对隧道竖向位移进行归一化处理,分析了不同降水深度影响下基坑宽长比对邻近既有隧道变形的影响规律。结果表明:通过模型试验可以发现,降水会使坑外出现明显的降水漏斗,并且随着基坑宽度和降水深度的增加,出水量会逐渐增加,坑内水位不断降低,既有隧道的竖向位移和弯矩产生明显变化,坑外隧道呈现压扁式的“横鸭蛋”变形。通过数值分析可以发现,当基坑宽长比较小时,应将宽长比和降水深度综合考虑,而当基坑宽长比较大时,应格外避免超降现象。另外,通过归一化发现,各降水深度下的位移曲线近似满足同一函数关系,当基坑宽长比小于0.4时,基坑宽度越大隧道位移越大;当基坑宽长比大于0.5时,隧道的竖向位移不会随着基坑宽度的增加而增大,但隧道位移的范围会增加4至5倍。