济南轨道交通1号线“儒风素语”建筑设计概念

[目的]现代城市轨道交通工程的文化属性和建筑景观逐步成为人们关注的重点,其建筑设计对城市社会发展和地域文化展现具有重要意义。[方法]以济南轨道交通1号线工程建筑设计为研究对象,创新提出了“儒风素语”建筑设计概念,并贯穿全线建筑、结构、装修等方面;创建了结构侧立面外倾10°的高架车站鱼腹岛式造型,提升路中高架车站景观效果。[结果及结论]高架车站建筑景观采用“一站一景,和而不同”的设计方法,在地面幕墙、室内文化墙、屋顶天窗等装饰装修中结合站点周边环境及文化属性进行特色设计;高架区间桥梁采用圆型墩柱+宝石型盖梁+预制U型梁结构造型,与高架车站建筑景观融合呼应,浑然天成;地下车站装修设计采用“融合文化,传承经典”的设计方法,融合站点周边地域文化打造主题车站;车站结构施工运用清水混凝土建造技术,实现了现代建造工艺与建筑结构、装饰美学、文化艺术的融合统一,塑造素雅朴质、自然稳重的建筑韵味,彰显儒家文化的积淀与传承。研究成果为城市轨道交通建筑设计创新及发展提供了借鉴思路与指导。

高速铁路高架站台雨篷风载数值模拟分析

为合理确定铁路高架车站无站台柱雨篷风荷载,建立了全尺寸CFD模型,对不同风向角的流场进行了数值模拟,得到了雨篷表面风压分布和局部体型系数。结果表明:(1)0°和30°风向角下,站台雨篷上表面前侧边沿出现较大负压,需加强雨篷1和雨篷3外侧边沿处抵抗风吸力的能力;(2)沿长度方向雨篷的局部体型系数分布差异较大,0°和30°风向角时,雨篷1距中心线75~220m内的局部体型系数较大,最大体型系数为–1.40。

双碳目标下城市轨道交通绿色建造实施路径探究

围绕“绿色低碳”理念,基于对城市轨道交通绿色建造的调研,在政策标准体系、实施路线、建造技术3个方面,系统梳理城市轨道交通绿色建造的有益成果;基于对城市轨道交通碳排放现状的调研,分析围绕碳排放权的城市轨道交通发展方向,并从能源转型、建材生产和节能增效3个视角详细剖析双碳目标下城市轨道交通发展新要求。基于上述两方面的研究,从政策制度建构、城轨绿色建造实施路线、城轨低碳技术3个方面构思双碳目标下城市轨道交通绿色建造实施路径,为双碳目标下城市轨道交通高质量发展提供借鉴和参考。

高压电缆测试仪的设计

为了实现武器装备电缆的自动测试,针对用户使用特点,研制了一种台式、便携、实用的高压电缆测试仪;该产品采用嵌入式计算机技术、硬件电路模块化设计技术,便于测量通道扩展,实现了电缆的导通测试、绝缘测试和抗电强度测试;文中阐述了该系统的工作原理、设计方案和硬件、软件实现方法,电缆测试仪测量的数据经过记录、计算、分析、拟合等多种处理方法,输出最终的工程测量结果,同时提高了测试精度;试用结果表明,该测试仪能够对各种型号装备电缆的导通电阻、绝缘电阻等电气性能参数进行自动测量,能及时快速地检测电缆存在的故障隐患,缩短检测时间,提高检测效率。

台东交叠隧道施工过程数值分析

对青岛市台东站近距离交叠隧道分别采用眼镜法和三台阶法施工时引起的地表沉降和上下隧道交互影响进行了三维数值仿真模拟研究。比较分析了在两种不同的开挖方式下,后期1#线隧道开挖引起既有2#线隧道衬砌的位移场和应力场的变化规律;发现由于后期施工隧道的干扰,使上部已完成的隧道断面有扭转变形趋势,衬砌断面上出现不均匀的拉压应力;确定了隧道开挖过程中衬砌容易破坏的部位、地表沉降漏斗的基本形状及其特征参数。研究还表明眼睛法施工优于三台阶法施工。模拟得到的结果为该工程设计、施工和监测提供了理论依据和技术指导。

高边坡压力分散型预应力锚索施工工艺研究

压力分散型预应力锚索由于具有较多优点而在复杂高边坡加固工程中应用得越来越广泛,施工中结合边坡岩体性质和设备条件,科学合理地选择施工工艺是其取得理想效果的关键环节。结合金-丽-温高速公路17标段工程实例,从施工组织、现场试验、钻孔、注浆、张拉、监测等方面对压力分散型预应力锚索施工工艺进行了详细论述,为类似工程提供一些借鉴经验。

深厚膨胀粘土中冻结凿井的温度场测试与分布规律研究

介绍了冻结深度达460多米(其中多数为膨胀粘土层)的立并井简施工监测方案。通过分析不同埋深的冻土井壁和混凝土衬砌的温度场测试数据,得到了黏土结冰温度与含水率和埋藏深度的函数关系、不同深度冻结壁形成和降温规律、混凝土衬砌井壁结构温度场的阶段性发展规律等研究结果。有效地指导了本测试井筒的施工,为同类井筒的施工和设计提供了新的科学依据。

正交各向异性复合井壁应力变形分析与应用

推出了正交各向异性多层复合井壁的应力、位移计算公式,分析了双层混凝土中间夹泡沫塑料板的复合井壁的应力、变形规律.发现当井壁环向弹性模量小于径向弹性模量时,内壁最大剪应力和径向位移会随着环向模量的减小而显著增大,若仍按各向同性设计,将可能出现病态井壁.通过工程应用和现场测试综合分析验证了上述结论,并提出了多层复合井壁破裂的新依据.

振弦式传感器在上海磁悬浮铁路预应力轨道梁检测中的应用

上海磁悬浮铁路是世界上第一条投入商业运营的磁悬浮铁路。它的建设过程中科技人员攻克了许多技术难关。其中,土木工程部分技术难度最大的就是预应力轨道梁的制作。由于磁悬浮轨道梁使用性能的特殊要求,其制作精度要求极高。施工过程中最为重要的就是预应力轨道粱制作过程中的先张——后张预应力的张拉控制。分析介绍了振弦式传感器的技术特点和振弦式锚索测力仪的开发、研制及应用情况。

压力分散型预应力锚索高边坡滑坡处理施工技术

金丽温高速公路十七合同段K81+635￣K82+000段高边坡滑坡的处理,引进了台湾地区深基坑中常用的可回收性预应力锚索----压力分散型锚索,该预应力锚索在高边坡的应用在国内尚属首次。本文针对压力分散型预应力锚索在施工中的造孔技术及其垫墩、地梁等在施工中的注意事项做一些介绍,以供类似工程借鉴。

地铁车站预制方桩-墙叠合支护结构受力变形规律研究

以济南地铁车站深基坑工程为依托,通过建立基坑流固耦合模型开展基坑施工全过程桩-墙叠合支护结构受力分析,研究基坑地表变形、桩体水平位移、内力及土压力分布规律。结果表明:随着基坑分步开挖、分层降水,基坑外地表沉降曲线呈“斜漏斗”形分布,地下水在止水帷幕底端形成明显绕流路径,帷幕底端渗流速度最大,且主要为水平向渗流,地表最大沉降值出现在距离基坑边缘0.5h~0.6h处,地表沉降主要影响区域为3~4倍基坑开挖深度。围护桩水平位移呈两端小中间大的“纺锤形”分布,最大水平位移值出现在开挖面以上约1m处;在主体结构施工阶段,围护桩桩体水平位移逐渐增大,且最大变形位置呈现上移趋势;桩体弯矩随着基坑内外土压力差增大而增大,反弯点逐渐下移,在正常使用阶段桩-墙荷载分担比为3∶1。主动区土压力呈动态分布,随基坑的分步开挖,土压力分布由三角形转化为“R”形,土压力分布规律与桩体水平位移、支撑状态具有相关性;正常使用阶段,车站层间水平应力呈“C”形分布,顶板支撑处桩-墙应力比为1∶5,中板与底板支撑处桩-墙应力比为1∶2。

富水敏感区既有地铁站盾构接收控水技术研究

以济南轨道交通1号线既有济南西站盾构接收为工程背景,针对富水敏感区盾构接收产生的突涌水工程难题,结合工程地质及建设历史,科学分析涌水水源并确定控水机理。在洞外采取盾构接收端旋喷桩加固辅以降水井措施,洞内采取施作止浆墙予以注浆止水措施,形成竖向及横向止水帷幕相结合的方式实现控水,保障了盾构安全接收,为类似富水敏感区既有地铁站的盾构接收提供一定借鉴。

不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究

研究不同开挖方式对近距离交叠隧道的地层和围岩的影响,揭示不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变变化规律,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提供理论依据。通过FLAC3D数值模拟,研究在台阶法、眼镜法、CRD法3种不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变发展规律、交叠区围岩塑性破坏规律,研究结果如下:(1)不同开挖方式对交叠隧道施工过程中不同位置的影响程度不同,揭示既有隧道衬砌变形机制演变过程和衬砌破坏的危险点;(2)根据围岩塑性区发展和隧道衬砌变形量,开挖下部新线隧道时CRD法优于眼镜法和台阶法,CRD法开挖下部隧道时对变形控制效果最好;(3)新建隧道穿越既有隧道时,比较理想的施工方案为台阶法→CRD法→台阶法;(4)任何开挖施工方法都会使已建隧道衬砌的4个部位(拱顶、拱脚、直墙边及拱底)承受拉应力,且拱脚处的最大、最小主应力最大,最易发生破坏。

盾构始发施工风险分析及控制技术研究

以济南轨道交通R1线王府庄站盾构始发为工程背景,结合工程地质条件,统计分析以往工程实例,归纳总结出盾构始发诱发安全事故的28个风险因素。采用专家调查法对风险清单进行对比分析,运用模糊层次分析法定量计算得到各层次风险权重,研究表明土体改良较差、洞口密封不当、盾构始发参数调节不当等因素是诱发盾构始发安全的关键问题。针对风险较大的环节提出相应的风险规避措施,为同类工程的风险辨识及防控技术提供了科学指导和参考经验。

曲线盾构隧道开挖面极限支护力研究

研究目的:曲线盾构隧道掘进施工存在巨大安全隐患,受盾构刀盘超挖、盾壳挤压内壁土体和千斤顶不对称推力等因素的影响,致使开挖面前方变形复杂,开挖面稳定性难以控制。基于筒仓理论,本文提出曲面梯度楔形棱柱体开挖面极限平衡模型,推导曲线盾构隧道开挖面极限支护力理论计算公式;进而以济南地铁R1线王府庄至大杨庄区间段曲线盾构隧道为工程背景,探究不同曲率半径下开挖面的变形分布特征,以期为曲线盾构隧道掘进开挖面稳定性提供科学的理论指导。研究结论:(1)曲线盾构隧道开挖面破坏呈现不对称分布,受开挖面偏心支护压力的影响,开挖面前方土体形成曲面梯度楔形棱柱体平衡模型;(2)随着曲率半径的减小,开挖面位移和极限支护压力先增大后减小,且支护压力非常规的按中心支护力进行计算,而是偏向于曲线外侧,其值大于直线盾构隧道;(3)极限支护压力随开挖面土体黏聚力、内摩擦角增大而增大,随两侧破裂角的差值增大先呈现增大趋势,当β1>32.3°后减小,最后趋于平缓;(4)本研究成果可为曲线盾构隧道施工开挖面稳定性及其支护提供理论指导和科学依据。

盾构隧道开挖面极限支护压力研究

针对盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力,通过理论计算与现场实测的对比分析,提出了不同地层隧道上覆土压力的计算原则,将条分法的思想引入盾构开挖面的稳定性分析,导出了开挖面稳定的极限状态方程,据此可求得盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力。最后,结合具体的工程实践,将前述理论和方法应用于临界滑动面的搜索和极限支护压力的计算。上述研究成果对于指导盾构隧道的设计与施工具有重要的作用。

小半径盾构下穿高铁桥支护优化及变形控制研究

以济南轨道交通R1线小半径盾构隧道下穿京沪高铁桥为工程依托,分析盾构掘进过程中对高铁桥的影响,并结合现场施工条件提出直线形、折线形、曲线形3种隔离桩布局形式,探讨其变形控制效果。结果表明:曲线盾构施工引起的周围土体应力状态及桥桩变形特征比盾构直线掘进更加复杂,在无隔离桩支护时,桥桩沉降超过1mm的规范设计要求,桩基水平位移高达3.112mm,高铁桥变形过大;对比分析3种隔离桩布局,直线形隔离桩变形控制效果较差,不能完全保证高铁桥安全,曲线形和折线形隔离桩可有效控制高铁桥变形,综合考虑经济性与施工便捷性,确定折线形隔离桩布局最优。研究成果对小半径盾构隧道隔离支护施工具有重要指导意义。

盾构下穿铁路桥涵变形规律及控制技术研究

以济南轨道交通R1线玉符河站-王府庄站区间盾构隧道下穿京沪铁路框架桥涵为背景,采用flac^3D软件进行数值模拟,分析下穿施工中桥涵结构应力变形和铁路轨道变形特征.结果表明：下穿过程中桥涵最大压应力位于盾构左线上方立柱,其值为5.06MPa,最大拉应力位于桥涵右恻顶部,其值为1.00MPa;穿越过程桥涵最大沉降值达到5.81mm,均满足结构应力、变形控制标准;由桥涵上方各轨道的最终变形曲线与左、右线拱顶上方轨道的变形时程曲线得出靠近施工恻轨道先于其他轨道产生沉降,最终沉降值随开挖方向依次增大至3.76mm.结合分析结果提出盾构下穿铁路桥涵施工控制技术及监测控制方案,确定了盾构下穿施工20m范围为重点监测区,并提出适用于济南轨道交通建设的沉降控制标准.

复合立柱桩支承下深基坑围护结构变形性状

研究目的:基坑工程中支护结构与主体结构相结合,不仅对基坑稳定性有着重要影响,而且还具有较大的工程应用价值。本文以济南轨道交通R1线演马庄西站基坑工程为例,针对车站主体结构永久立柱兼作竖向临时支撑这一新型结构形式建立三维数值计算模型,以挡墙围护结构的水平侧移作为基坑稳定和安全性评价指标,讨论立柱桩的插入比、直径和间距等因素变化对基坑挡墙结构侧移的影响,并给出在济南黄河厚冲积地层条件下深基坑支护体系中立柱相关参数的取值建议。研究结论:(1)增加立柱桩插入比对围护桩的约束起到的作用有限,类似条件工程的插入比建议值为0.5～0.7;(2)立柱桩直径为400～500 mm时,能够有效地限制围护桩的水平侧移;(3)立柱桩间距对围护桩的水平侧移存在一定的影响,类似条件工程的立柱桩间距建议值为7.5～9.5 m;(4)本研究成果可应用于采用新型支护方法的深基坑工程设计与施工中。

地铁车站支护与主体结构相结合深基坑变形

依托济南某地铁车站基坑工程,建立考虑土与结构共同作用的三维数值模型,模拟支护结构与主体结构相结合的基坑施工全过程,研究基坑的围护桩侧移、坑外地表土体沉降和坑底土体回弹规律。结果表明:随着开挖深度的增加,围护桩向基坑内部运动,且最大侧移沿桩身逐渐增大,最大值为开挖深度以上1 m左右;混凝土立柱的存在会明显加大围护结构的整体刚度,进而减小围护桩的侧移;基坑外侧最大沉降发生在约为1/2基坑宽度的区域,周边土体沉降范围约为4倍支护深度;混凝土立柱能减小基坑底部土体的回弹。采用支护与主体结构结合的方式,可以减小基坑在施工过程中的变形。