盾构隧道管片环向接头刚度的解析分析法

基于盾构隧道管片接头的细部构造,分析在正、负弯矩作用下接头分离前后接头的不同力学机理。通过建立接头力学平衡关系,给出在正、负弯矩作用下接头分离前后接头的抗拉刚度和抗弯刚度的非线性解析公式,以及接头的抗压刚度和抗剪刚度的线性解析公式。利用给出的解析公式获得接头的力学参数,通过建立匀质圆环模型、线性接头模型和非线性接头模型3种有限元模型,对比3种模型的内力和变形特征。结果表明:接头抗弯刚度会在接头分离时出现突变,此后接头抗弯刚度较分离前会表现出一定程度的减弱;螺栓预紧力是影响接头分离时螺栓拉力的主要因素,决定接头分离时的分离转角;考虑接头效应,衬砌的弯矩和剪力都会出现明显的减小,衬砌变形会出现较大程度的增加,但对轴力影响较小;管片环向接头分离后,接头抗弯刚度减弱,管片环弯矩尚有进一步减小,变形尚有进一步扩大的趋势。

地铁隧道下穿桥梁桩基托换力学行为与参数研究

以深圳地铁7号线黄木岗站区间隧道穿越华强立交桥桩基为工程背景,分析了隧道穿越桥梁下方桩基时的主动托换和被动托换的荷载转换、桩基沉降规律及主动托换时不同设计参数对桩基沉降的影响规律。结果表明:托换梁的挠曲变形是桩基沉降的主要因素,主动托换时千斤顶的顶升作用可有效抵消托换梁的挠曲变形,其托换效果优于被动托换;主动托换时,顶升位移为1.68mm时为最佳截桩位置,此时截桩能有效减小托换工艺对桥梁上部结构影响;在一定范围内,托换结构的桩长越长、桩径越大、梁高越高,被托换桩顶处竖向位移差越小,梁宽对位移差的影响程度不明显。

列车振动荷载作用下基底深厚软弱地层改良前后隧道动力响应分析

为研究列车振动荷载作用下隧道基底深厚软弱地层改良前后的动力响应特性,采用模拟的列车振动荷载,对隧道无地基改良和桩基衬砌联合支护体系下的隧道衬砌关键部位及桩基的受力和变形进行了对比分析。结果表明:列车振动荷载作用下,桩基衬砌联合支护体系下的隧道衬砌结构的竖向应力及加速度响应程度能得到明显控制,衬砌结构整体受力更趋于均匀;在同一横截面上,衬砌各部位动力响应程度为拱腰最小、拱脚次之、拱底最大;在同一横截面上,靠近边桩的桩基受力及沉降最大、边桩桩基次之、中桩桩基最小;各桩基受力分布为上部负摩擦力,最大值出现在桩基3.3~4.5 m范围内,下部正摩擦力,最大值出现在桩基7.3~7.7 m范围内,底部小段出现较小的负摩擦力。

深部盾构斜井管片衬砌内力分析

以神华新街煤矿深部盾构斜井为工程背景,运用有限元软件ANSYS,建立管片衬砌-斜井围岩的二维模型,研究了衬砌围岩间两种接触作用和管片衬砌两种接头刚度模拟方式对斜井衬砌受力特性的影响。结果表明:在煤矿盾构斜井计算模型中,由于摩擦系数取值随意性大且计算收敛性差,衬砌围岩之间采用节点位移耦合接触作用更为合理;由于非线性抗弯刚度一般根据管片接头试验取值,计算结果相对合理,管片衬砌应采用非线性接头刚度。

地震作用下盾构隧道管片动力响应与开裂行为研究

为研究地震作用下盾构隧道管片衬砌动力响应及开裂行为,依托国内某地铁区间隧道,采用ABAQUS软件,建立基于衬砌刚度等效数值试验的局部错缝拼装管片精细化模型,分析了管片衬砌结构受地震波影响产生的加速度与应力响应特征,并通过扩展有限元法揭示了在强震作用下管片衬砌开裂过程及破坏机理。结果表明:管片衬砌加速度响应具有滞后性,各环整体加速度响应基本一致,表现为自拱底至拱顶较快衰减;地震波对管片衬砌的主要效应体现在环向应力上,管片拱肩、拱脚附近位置存在应力集中;强震会导致管片拱肩、拱脚处的内侧混凝土先后开裂并迅速扩展形成表层纵向裂缝;模拟管片衬砌受震产生的裂缝呈“V”字形,裂缝在径向上未形成贯通,属于Ⅰ型张开型裂缝。

地铁动载作用下空间交叉盾构隧道的动力响应分析

针对目前国内城市地铁工程中存在的空间交叉盾构隧道问题,考虑管片接头、错缝拼装等因素,采用ABAQUS有限元软件建立围岩-隧道-列车耦合的三维数值模型,通过在列车轮对处施加相应振动力时程曲线模拟行驶效应研究了空间交叉盾构隧道的动力响应特性。结果表明:运营阶段隧道衬砌的动力响应受列车运行过程中振动荷载时空间变化的影响,列车行驶所在隧道振动响应显著,而邻近交叉隧道受影响较小。研究结论对地铁空间交叉盾构隧道的设计和建设具有一定参考价值。

现代悬索桥主缆的腐蚀原理与防护方法

悬索桥是现代大跨度桥梁的首选结构形式之一.其主缆作为主要的承重构件是全桥的生命线,有效的防腐蚀措施是悬索桥运营安全和使用寿命的保障。本文对悬索桥主缆的腐蚀机理及影响因素和国内外对主缆的防腐蚀方法及技术作了简要介绍。