预制装配式盖梁施工轻型化工艺对比及工程应用研究

为解决超重、大体积盖梁施工过程中场地条件、运输和吊装条件受限的问题,逐渐形成了以整体预制盖梁、节段干接盖梁、节段湿接盖梁以及干湿接组合式盖梁为体系的城市高架桥梁盖梁轻型化结构体系。简要介绍了国内外相关预制盖梁施工的研究成果,总结了干湿接盖梁设计施工工艺。通过在S3公路新建工程项目上盖梁轻型化的实践应用,从适用盖梁长度、预制速度及便捷性、运输难度、吊装难度及施工周期等多方面分析了各自的优缺点,不同类型预制盖梁施工工艺的成功应用,拓展和丰富了市政桥梁工程的预制装配体系。

考虑渗流影响的深埋隧道围岩-衬砌相互作用研究

山岭地区深埋隧道经常处于高水压工况,渗流对于隧道围岩及衬砌结构安全有较大影响。基于Mohr-Coulomb准则,推导在渗流力作用下围岩和衬砌结构相互作用的弹塑性解析解,得到围岩塑性区半径、围岩应力、位移以及衬砌径向变形等与支护反力间的解析关系。进一步地,引入围岩收敛曲线(GRC)和支护特性曲线(SCC),分析隧道围岩和衬砌的非线性力学特性,采用收敛约束法求得洞周径向位移。依托牛和岭隧道深埋段工程,验证本文基于Mohr-Coulomb准则的理论解析方法的准确性,并针对富水山区隧道支护反力、塑性半径和洞周径向位移关系进行参数分析。研究结果表明:1)增加支护反力可以有效地限制塑性区的发展和洞周的径向位移,初始阶段限制效果明显,后续增加支护反力的效果逐渐减小;2)围岩塑性半径和洞周径向位移随渗流水压力的增大呈非线性增长;3)塑性区半径不变,低渗透性衬砌可以减小所需的支护反力以及洞周的径向位移。

既有裂缝对隧道衬砌结构稳定性影响分析

裂缝是隧道运营期的主要病害之一。本文采用数值模拟软件对存在裂缝的衬砌结构进行有限元分析,针对裂缝长度、裂缝宽度、裂缝位置三种不同特征参数变化,求得裂缝尖端附近的位移分量,推算得到裂缝尖端的应力强度因子和隧道稳定性系数。随后针对最危险裂缝工况施加列车荷载分析隧道衬砌结构稳定性,得到250、300以及350km/h三种不同时速下列车荷载的激振力对隧道衬砌结构稳定性影响。研究结果表明:裂缝位于拱腰处对隧道衬砌结构稳定性影响最大;裂缝宽度对衬砌结构稳定性影响较小;裂缝长度对衬砌结构稳定性影响显著。研究结果可为隧道运营过程中灾害防治及列车速度控制提供一定的参考依据。

数字孪生在预制拼装施工进度管理中的应用

在装配式高架桥梁施工过程中,施工进度管理是影响工程经济效益的重要环节。针对预制拼装施工进度管理同步性欠缺、展现方式不直观等问题,提出一种基于数字孪生技术的预制拼装施工进度管理方法。该方法从当前预制拼装施工现场管理的需求出发,构建包含物理层、模型层、数据层和功能层的数字孪生应用框架。在此基础上,通过研究搭建数字孪生虚拟模型、Unity综合开发、数据驱动等关键技术,实现可视化显示、人机交互、数据传输等功能,达到预制拼装施工现场与虚拟模型之间实时交互的效果。对于实现施工现场的精细化、动态化管理,提升预制拼装施工进度管理效率具有积极的推动作用。

富水山岭地区邻近补水断层隧道结构上的水头分布解析求解

山岭地区隧道经常处于高水头区域,且多断层。目前,针对高远场水头和补水断层积水水头联合作用下的深埋隧道围岩渗流场研究还较少。为了探究在地下水远场水头和补水断层水头联合作用下隧道结构上水头大小及不均匀分布影响,从而为隧道加固设计提供理论依据,基于镜像法和渗流理论得到了富水区山岭深埋圆形隧道衬砌、注浆圈和围岩等关键位置的隧道排水量和水头变化规律,同时引入了水头差参数来求解隧道结构上的水头不均匀分布规律。采用有限元数值模拟方法对相关地质工况进行数值模拟,并将数值模拟结果与理论解析结果进行对比分析,得到了较好的一致性。此外,着重分析补水断层水头大小、断层与隧道的距离、衬砌设置排水沟后的排水量以及断层倾角等参数对邻近补水断层区域隧道结构上水头分布规律的影响。主要研究结果表明:(1)隧道结构上的水头随着补水断层水头的增大而增大,但是不均匀分布减弱;(2)隧道结构上的水头和不均匀分布都随着断层与隧道中心距离的增大而减小;(3)断层倾角主要影响隧道结构上水头的不均匀分布,距隧道中心同一圆周处隧道结构上的水头最大点与最小点的连线始终与断层保持垂直。研究结果可为富水山岭地区以及存在断层等不良地质环境的隧道开挖和运营提供一定的理论依据。