密贴交叉隧道在强震作用下的三维动力响应分析

文章以北京地铁7号线区间隧道为背景,利用FLAC3D有限差分软件建立密贴交叉隧道数值模型,并通过在模型基底输入水平方向振动的北京旅馆地震波,研究了密贴交叉隧道在强震作用下的地震响应特性。计算结果表明:在密贴交叉隧道中,上层隧道水平位移大于下层隧道,上/下层隧道顶板位置处的相对水平位移最大值均发生在中间交叉部,上层隧道底板和下层隧道顶板均是非交叉部的加速度反应最大;上层隧道较浅埋隧道的水平位移及应力出现不同程度的放大效应,而峰值加速度出现缩减现象;下层隧道较深埋隧道的水平位移出现放大效应,而加速度及应力出现不同程度的缩减现象。

超浅埋大跨度Y形柱双层地铁车站三维地震响应分析

以北京地铁6号线新华大街站公共区Y型柱双层地铁车站为工程背景,利用FLAC3D有限差分程序数值模拟分析,研究超浅埋大跨度Y形柱双层地铁车站结构,尤其是Y形柱的地震响应特性。研究结果表明:场地土层对地震动有明显的放大作用,边墙及Y形柱上部的相对水平位移和加速度均比下部的大;在人工地震波作用下,边墙及Y形柱中板以下结构相对水平位移很小,甚至在Y形柱下方出现微弱的反拱现象;Y形柱右侧叉支竖向位移明显大于左侧位移;Y形柱叉支顶部水平应力远大于其他部位的水平应力,且左右两侧叉支的应力-时程存在明显的相互滞后现象;加速度傅里叶谱与车站埋深、输入地震动强度、地震动特性有关,其中随着车站埋深增加,加速度反应的傅里叶幅值依次减小,中低频傅里叶幅值逐渐突出并产生次主频,且次主频傅里叶幅值随着车站结构埋深的增加而逐渐增大,频谱曲线的峰点频率保持不变。

近远场地震动作用密贴交叉组合地铁车站振动台试验

以北京地铁公主坟换乘车站为背景,开展近远场地震动作用下密贴交叉组合地铁车站振动台试验,通过对模型土体和模型车站结构的动力特性进行分析,研究密贴交叉组合结构地铁车站的地震响应特性。结果表明:在频谱特性不同的近场和远场地震动作用下,土层的地震反应不同,主要频谱成分接近模型地基土基频的近场地震动和中场地震动,对土层的放大效应更明显;与传统的单体车站结构不同,由于上下两个车站间发生相互作用,使得车站结构底板应变幅值大于顶板,边墙结构下端应变幅值均大于上端。

超大型Y形柱地铁车站振动台试验研究

以北京地铁新华大街站站为背景,开展大型Y形柱地铁车站结构振动台模型试验,研究并对比分析单/双层Y形柱地铁车站结构地震响应特点。结果表明:1)相同强度地震作用下,两种工况的加速度峰值变化规律大体相同,但双层工况中结构模型各测点的加速度峰值大于单层工况。2)当结构模型中部存在中板时,结构模型在地震荷载作用下的应变分布规律发生较大改变,使得单层Y形柱结构模型的应变幅值与双层Y形柱结构模型的应变幅值相差很大,其中Y形柱结构尤为突出。

变位分配原理在地铁密贴穿越工程中的应用

北京新建地铁10号线车站密贴下穿既有1号线车站为北京市目前最大规模的密贴穿越工程,为保障既有线正常运行,要求下穿站施工引起的既有站满足沉降量小于3mm。结合平顶直墙CRD+多重预顶撑施工工艺,依据变位分配原理及数值计算结果,分析既有车站结构的变形特点及沉降规律,并以此制定了既有车站结构的分步变位控制标准;采用自动化与人工监测相结合的方式,将控制标准根据施工步序分解使用,分阶段控制工程自身及既有公主坟站的变形;对比分析计算值与实测值,实测值略大于计算值,但两者的沉降分布曲线大体一致,且各测点最终累计沉降值均满足3mm沉降控制指标。分析结果表明,变位分配控制原理在地铁密贴穿越工程,尤其是沉降控制标准严格的穿越工程中具有较高实用性,可为以后类似工程提供技术支持。

大型密贴交叉组合地铁车站地震响应分析

以北京地铁新建10号线公主坟站密贴下穿既有1号线公主坟站为工程背景,利用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟分析,研究了大型密贴交叉组合地铁结构的地震响应特性.结果表明:在强震作用下,上下层车站结构会产生相互作用,引起一段距离的错位运动,故应增强上下层车站结构整体性,以提高抗震性能;相同横截面高度,中柱顶部与底部的地震响应均大于车站边墙结构;交叉部位与非交叉部位地震动特性具有大致相同的变化规律,非交叉部位结构各测点的相对水平位移、水平加速度均大于交叉部位结构,而不同位置的监测点水平应力变化率无明显规律.

强震作用下密贴交叉组合地铁车站三维地震动响应分析

基于FLAC3D有限差分软件,建立密贴交叉组合地铁地下车站结构的三维计算模型,研究强震作用下密贴交叉组合地铁地下车站结构的三维非线性地震反应特性,并与单一浅埋/深埋地铁地下车站结构的地震反应特性进行比较。研究结果表明:密贴交叉组合车站结构中,由于上下层车站相互作用影响,对上下层车站的相对水平位移均具有放大作用;上层车站的加速度放大系数小于浅埋车站,而下层车站的加速度放大系数略比深埋车站的大,且变化率较大的部位均发生在密贴交叉部位;下层车站的存在,对上层车站结构的应力有一定的消弱作用,但是由于两车站结构相互作用影响,在两车站交叉部位出现应力集中,致使交叉部位应力出现明显的放大效应。

地下工程支护-结构一体管幕预筑法技术及发展

地下工程支护-结构一体管幕预筑法:,是一种全新的暗挖施工方法,其核心思想不同于传统地下工程暗挖法,即首先施作地铁车站永久结构,然后在永久结构保护下进行全断面土方开挖。支护-结构一体管幕预注法的施工关键技术包括大直径钢管长距离顶进施工技术、管幕空间切割焊接成形技术及狭小空间钢筋混凝土结构施工技术。通过实践证明,该技术将加固、支护、主体结构合为一体并一次建造成形,可大大减少开挖支护步序,降低临时支撑用量:,有效控制地层变形,保证地下良好的作业环境。

盆地面波效应作用下地铁车站动力响应分析

为探究浅埋地下结构在盆地面波效应作用下的地震反应特性,文章以北京某两层两跨箱型框架结构地铁车站为工程背景,利用FLAC有限差分软件,针对盆地面波效应作用与单一地震波作用下地铁车站的动力响应进行了分析对比。分析结果表明,在盆地面波效应作用下地下结构的动力响应有明显的放大作用,且随着地下结构深度的增加,相应部位的放大系数有所减小;在盆地面波效应作用下没有改变原有地下结构抗震薄弱点位置;在盆地面波效应作用下,地震波的地震动特性对地下结构的影响起着非常重要的作用。

支护-结构一体化管幕预筑法地铁车站优化分析

基于有限差分软件FLAC^(3D),以沈阳地铁2号线新乐遗址站为依托,以管幕预筑地铁车站结构周边地层沉降值为参考,探讨了地下工程支护-结构一体化管幕预筑法地铁车站优化分析。研究表明,钢管净距的增加、除去内侧钢管,或在大直径钢管内不绑扎钢筋,直接采用素混凝土,车站周边上方土层的沉降值相差不大。

强震作用下支护-结构一体化管幕预制法地铁车站地震响应研究

地下工程支护-结构一体化管幕预筑法是一种全新的暗挖施工方法,改变了传统暗挖法先加固、后支护、最后施作主体结构的施工步序,将加固、支护、主体结构合为一体并一次建造成型。目前有关地下结构抗震问题方面的研究主要以分析传统施工工艺施作而成的地下结构地震响应问题为主,缺少对地下大断面管幕预筑法结构的抗震研究。文章基于有限差分软件FLAC^3D,研究了管幕预筑法地铁车站的地震响应规律,结果表明:(1)在强震作用下,沿管幕车站结构高度各测点相对水平位移呈倒S型规律;(2)地震作用下车站结构应力值相对较大的位置主要集中在各管幕的连接处、中板与管幕的连接处、管幕与底板连接处;(3)与单向地震作用相比较,双向地震作用下车站结构的加速度和最大水平应力值均有所增加,水平位移、相对水平位移有所减小。

多重预顶撑技术在地铁密贴穿越工程中的应用

以北京地铁新建10号线公主坟站密贴下穿既有1号线为工程背景,探讨多重预顶撑施工技术,并设计一种新型的顶撑平台系统,研究多重预顶撑施工技术在大跨度密贴穿越施工中的应用。数值分析及实测结果表明,在暗挖施工中,多重预顶撑技术是一种主动防御变形、控制沉降的有效措施,按照既有站的变形状况,动态调整千斤顶顶力,达到控制沉降发展的效果,在密贴穿越施工中具有非常高的实用性。

地铁双层交叉隧道非线性地震响应分析

以北京某地铁双洞盾构隧道近距离下穿既有矩形矿山法隧道为例,建立不同交叉角度的地铁双层交叉隧道三维数值模型,采用日本阪神波及北京人工波作为向基岩输入的地震波,研究其在水平强地震动作用下的地震响应特性,并与单层矩形/圆形隧道的地震响应特性进行比较。结果表明:双层近距离交叉隧道相互作用效应对上、下层隧道相对水平位移峰值和振动加速度均具有放大作用,且均随着交叉角度的增大而减小,对上层矩形隧道的地震应力有增大作用,对下层圆形隧道的地震应力有减小作用,且与交叉形式和基岩输入的地震波特性密切相关;上层矩形隧道顶、底板与侧墙的连接部位、中隔墙(中柱)的顶部和底部,以及下层圆形隧道的拱肩和拱腰处是结构的薄弱部位;矩形隧道和圆形隧道的地震变形模式分别近似于正弦曲线的单调递增段和反S形;场地土层的变形以剪切变形为主;土与结构的接触面是地震发生时的薄弱环节。

密贴下穿地下工程施工新工艺“CRD+多重预顶撑”研究

基于北京地铁10号线公主坟站密贴下穿1号线公主坟站的工程背景,参照其采用'CRD+多重预顶撑工艺'的真实施工步序,运用有限差分软件FLAC3D建立了三维精细化数值计算模型,研究了新建站的施工过程中土体塑性区的变化及既有站的变形规律.结果表明,采用'CRD+多重预顶撑'工艺进行密贴下穿施工可有效控制既有结构的变形,满足其沉降控制要求,对比模拟与实测的变形分布曲线,二者吻合较好.施工完成后,既有结构纵断面呈双凹槽式变形,横向为'V'字形沉降,与Peck曲线相似,且底板沉降值较顶板的略大.千斤顶卸除时可能造成结构局部较大变形或开裂,应分级释放其轴力.开挖过程中,土体主要发生剪切破坏,塑性区在四个角点区域向外延伸成蝴蝶形.提出'同步顶升,伺服控制'的施工理念,以实现对既有结构沉降变形的主动控制.

浅埋地下结构抗震设计的反应位移法关键问题

为了解决采用反应位移法进行地下结构抗震设计时工程师所面临的不同计算公式和模型的选取及土体是否需要分层等问题,通过具体算例分析,探讨了影响反应位移法计算精度的几个主要因素,具体包括不同规范中推荐的土体相对位移及剪应力的计算公式、土弹簧刚度的确定方法、分层土体与等效单层土体的差异、荷载-结构模型的选择等.研究结果表明:不同方法确定的土体相对位移、剪应力及土弹簧刚度值相差很大,由此造成的结构内力和变形差异显著,推荐公式应谨慎采用;对存在中柱体系的地下结构,荷载-结构模型应优先采用等代框架模型;采用反应位移法计算时,应严格按照实际分层土体完成土层地震响应分析,避免进行等效均一化处理.

密贴下穿既有线的暗挖地铁车站群顶顶托关键技术研究

依托北京地铁10号线二期公主坟站密贴下穿既有地铁1号线公主坟站进行系统研究,完善整合既有的前评估、结构体系优化、工法研究、过程控制、监控量测、后评估研究成果,形成一套完整的新建平顶直墙大断面地铁车站密贴下穿既有车站的关键技术研究体系及结构设计施工指南,保证类似地下密贴穿越工程的安全、经济、高效有重要的工程意义和价值。

CRD+顶撑控制技术在密贴下穿工程中的应用

研究目的:随着轨道交通建设的大力发展,新建线路穿越既有线路的工程实例越来越多,然而传统的下穿施工工艺难以控制既有结构沉降量且造价较高,本文结合北京地铁新建10号线公主坟站密贴下穿既有1号线公主坟站工程实例,研究一种能够有效控制既有结构沉降量且造价适中的下穿施工工艺,为以后类似工程提供方案支持。研究结论:(1)掌子面应力释放、开挖时基底的扰动、开挖高度大、初支结构封闭时间长以及千斤顶不能及时加顶均会影响既有站底板结构沉降量,其中掌子面应力释放是引起既有站沉降的主要原因;(2)施工过程中通过增加临时立柱和千斤顶、型钢钢架基底处理、超细水泥浆初支背后回填注浆、多台千斤顶同时加力顶升等措施可以控制既有结构沉降量,其中千斤顶加力顶升可以是有效地控制最主要贡献力量。(3)CRD+顶撑控制技术可以有效的控制既有1号线车站沉降量,使其满足3 mm沉降指标。

竖向地震动对大跨度高断面Y形柱地铁车站地震响应分析研究

以北京地铁6号线新华大街站公共区Y型柱地铁车站为工程背景,利用FLAC3D有限差分程序数值模拟分析,研究超浅埋大跨度、高断面、Y形柱地铁车站结构分别在仅输入水平向地震动和同时输入水平向与竖向地震动情况下的地震响应特性。结果表明:(1)与仅输入单向地震动相比,双向地震动耦合作用下车站各测点的峰值加速度和应力值均增大,而相对水平位移减小,且随着输入地震动强度的增加,竖向地震动影响率呈递减趋势;(2)双向地震动作用下,同一工况Y形柱叉支处各测点的竖向位移明显增大,且各测点的竖向位移值较为均匀,而单向水平地震动作用下各测点竖向位移差异较大;(3)与单向水平地震动相比,竖向地震动的输入对各测点间的水平方向地震动特性规律影响较小。

节理岩体爆破的颗粒流离散元的模拟研究

节理在浅表岩体中的存在具有普遍性、多样性及复杂性。由于节理与岩石波阻抗的差异,使得节理对爆破能量具有一定的吸收、反射作用,从而改变了能量的传播路径及正常衰减规律,进而影响爆破效果。为定量研究不同节理分布形式对爆破能量传播的影响程度,本文采用LS-DYNA软件及PFC程序相结合的方法建立节理岩体爆破模型,对爆破发生过程中关键点速度峰值进行分析。结果表明:节理的存在加大了岩体对能量的正常衰减作用,并且衰减程度随能量透过节理数量的增加而增大;当节理经过药包位置并通向临空面时,能量从药包处外泄,爆破效果也会明显降低;节理与药包最小抵抗线的相交位置也会影响其对能量的衰减效果,当节理分别与药包最小抵抗线和其延长线相交时,后者对能量的衰减作用更加明显。

地铁车站侧墙大面积开洞接风道三维地震响应

基于有限差分软件FLAC3D计算平台,建立典型地铁车站侧墙大面积开洞接风道空间结构的数值模型,研究了其在水平地震动作用下的三维地震响应特性,确定了结构的薄弱部位,结果表明:车站边墙开洞处出现了较大的应力集中区,地铁车站负二层柱的最大或最小主应力总体上比负一层柱的大;与完整单体车站相比,车站侧墙开洞接风道结构的应力和变形幅值均比其相应位置大很多,而开洞处边墙的加速度响应却较小;因开洞使得洞口处下边墙加速度减小的幅度比上边墙的大;单体车站结构负二层的相对水平位移峰值比负一层的大,而侧墙大面积开洞处车站横断面负一层的相对水平位移峰值比负二层的大;同等条件下,输入地震动的主频分布范围越宽,地铁车站结构的变形与内力越大;中柱与顶板连接部位、侧墙开洞处的四周墙体及其附近区域柱子是结构抗震的薄弱部位.