高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术研究

目的 研究高填方大直径钢波纹管涵变形机制与控制技术,解决其结构变形过大的问题。方法 基于管道压缩变形公式,提出在管涵两侧一定范围内填筑水泥土材料的新技术;通过室内试验确定水泥土材料中最优水泥质量分数,再基于数值模拟和现场试验分析采用新技术施工的管涵结构的受力及变形特征及其上部竖向土压力分布规律,确定最优管侧填筑范围。结果 新填筑技术能充分利用水泥土的刚度限制管涵的变形,当管涵两侧2/3管径范围内采用水泥质量分数为8%水泥土回填时,管涵的最大竖向及水平变形分别减少了35.1%和55.0%,结构最大应力也由管顶处转移至管涵上部45°附近,受力更为合理。结论 新填筑技术使管涵更好地与周围土体逐步变形协调,产生荷载重分布形成土拱效应,将管顶土压力由管中心向管边缘处转移,有效减小了钢波纹管涵结构变形和应力集中。

波纹板加固技术在铁路病害涵洞中的应用研究

涵洞是铁路的重要组成部分,也是日常管养中最容易忽略的铁路设备,涵洞结构的劣化状况和受力性能直接影响线路的安全与稳定。针对提速改造条件下重载铁路涵洞出现的承载能力不足、沉降过大、错位和耐久性降低等诸多问题,基于有限元分析、试验检测和工程应用等方法,开展拼装波纹板加固涵洞机理分析、波纹板关键参数加固涵洞性能与敏感性分析,以及波纹板加固涵洞实际工程应用技术研究。研究结果表明:既有涵洞采用波纹板加固技术后,涵洞结构整体刚度显著提高,涵洞顶板受力和变形明显降低,加固效果较好;同样尺寸条件下,相对于矩形和三角形波纹板结构,采用圆弧形波纹板加固涵洞后,其顶板跨中最大竖向位移和最大应力值均能减小20%及以上,圆弧形波纹板具有更好的加固效果;主力组合荷载作用下,随波纹板波高和波距增加,波纹板Mises应力表现为逐渐减小趋势,且Mises应力与涵洞跨度基本成反比关系。16座涵洞现场实测结果表明,采用波纹板加固后,不同跨径盖板涵和框构涵受力和变形显著降低,跨中挠度及动应变较加固前降低幅度均超过40%,波纹板技术在重载铁路病害涵洞中具有较好的加固效果。

带加强圈的多跨钢波纹板拱涵施工力学行为试验研究

以4孔跨度9m钢波纹板拱涵为背景开展现场试验研究,针对拱背浇筑泡沫混凝土和拱顶回填土体施工过程,分析不同拱跨、有无加强圈断面关键位置的受力和变形特征。主要结论为:不同拱跨与有无加强圈对拱涵位移影响较小,且拱涵变形总体较小,最大约为4mm,应力满足设计标准,但拱脚截面应进行重点监控;不对称回填和不同回填材料造成边中跨、边跨两侧应力存在差异,在拱顶回填中,边跨钢波纹板、钢筋和加强圈内混凝土的应力均比中跨对应位置要大,最大差值分别为31.06,27.29,1.93MPa;加强圈仅在拱顶回填时充分参与受力,能显著减小拱脚波峰位置钢波纹板应力,减小量约为其设计强度的10%。

不同截面选型对波纹钢箱涵受力性能影响分析

波纹钢箱形结构相较于圆形、拱形和管拱形波纹钢结构截面利用率更高,更适用于路基高度受限的情况。目前对波纹钢箱涵加强措施的研究较多,但缺乏对波纹钢截面形式选择的研究。该文使用有限元分析软件Abaqus对波纹钢箱涵侧墙倾斜角度分别为0°、5°、10°、15°和20°共5种工况建立有限元模型,对结构应力和变形结果进行分析。结果表明:增大波纹钢箱涵侧墙的倾斜角度可以有效减小结构的竖向变形和结构的最大应力;但为充分发挥波纹钢箱涵截面利用率高的优势,推荐选用倾斜角度5°~10°的波纹钢箱涵形式。

上跨既有铁路隧道公路桥梁工程施工对隧道结构安全的影响因素分析

为了分析上跨既有铁路隧道公路桥梁工程施工对隧道结构安全的影响因素,对项目建设的主要风险源、危险因素、安全控制标准进行探讨,并采用数值模拟的方法分析大桥施工对铁路隧道结构、轨道变形的影响。结果表明:对于铁路隧道先行、公路桥梁后建的公铁立交工程,公路桥梁施工期间对铁路隧道影响较大的工序为边坡开挖,桩基开挖、桥梁运营对既有隧道结构安全影响较小。

浅议装配式预制箱涵在水利工程中的应用

箱涵是水利工程中最常见的穿堤水工建筑物之一,常规做法是现浇法。箱涵现浇混凝土遇到汛期多雨等不利天气时,会对工程质量和工期带来较大不利影响。安徽省怀洪新河水系洼地治理工程固镇境内大刘涵首次使用了装配式预制箱涵安装施工,较好解决了水利建设项目遇汛期、工期紧张等问题,达到了预期效果,具有一定的推广应用价值。

铁路全钢结构框架墩设计与施工关键技术

针对传统钢横梁-混凝土立柱框架墩邻近营业线时,混凝土立柱施工周期长、钢横梁吊装难度大的问题,提出钢横梁-钢立柱全钢结构框架墩方案。以宣绩高铁跨越既有皖赣铁路工程为背景,对全钢结构框架墩进行设计及应用研究。全钢结构框架墩立柱与横梁均为钢结构,提升了结构整体性;采用轻量化设计降低吊装难度和工程投资;通过柱底混合连接构造连接框架墩钢立柱和混凝土基础,提高了安装精度和连接可靠性。对结构稳定、局部承压、疲劳强度、刚度变形等各项指标进行验算,结果表明均满足规范要求。全钢结构框架墩采用旁位拼装、整体吊装、柱底对位连接的施工方案,施工阶段采用吊装变形控制和对位引导等施工关键技术,有效提高了施工工效和安装精度。对比传统钢横梁混凝土立柱框架墩,全钢结构框架墩工程投资相当,但减小了对既有铁路运营的干扰,施工难度和施工风险均大幅降低。

滨海软土路基承载变形特性数值模拟研究

为分析地下通道施工时滨海软土路基的承载变形特性,以青岛市胶州市上合大道配套交通建设项目为背景,运用有限元软件建立地下通道敞开段三维数值计算模型,研究地下通道敞开段主体结构施工时软土路基的沉降变化规律、箱涵表面的最大剪应力以及土体竖向应力变化规律。研究结果表明,路基沉降主要发生在填土部分,地下通道主体结构两侧的沉降位移较大,水平位移主要发生在坡脚位置及主体结构与填土连接处;主体结构两侧的沉降位移随着填土高度的增加,增大幅度相同;主体结构底部前排桩最大剪应力在土体下一定深度相同,土体竖向应力曲线整体呈“W”型,且随着填土高度的增加而增大,以期为类似滨海软土路基地下通道主体结构施工工程提供参考。

排水管道顶管下穿城市动载道路施工技术探讨——以什邡地区工程为例

管线下穿动载道路等敏感区域时,易引起周围土体变形,造成土体周边沉降与隆起。为解决传统顶管技术的不足,更好地实现复杂环境下顶管安全穿越城市道路等敏感区域,以什邡市城东片区配套道路排水工程顶管施工为背景,研究一种地下排水管线顶管穿越动载路面的施工方法。该方法包含顶进、掘进、线型控制及灌浆系统,通过顶进前的数值模拟与安全评估,优化顶进工艺。工程实践表明,顶管结束以后,管道区域顶部路基及路面变形较小,满足施工变形控制的要求。

框构桥顶进施工下既有铁路加固方案分析

在复杂城市环境的情况下,框构桥的顶进施工能有效减少施工过程对城市交通的影响,但是也需要考虑施工对已有管线和桥路的影响。该文根据某工程实例,基于Midas Civil有限元软件,在城市管线复杂下穿铁路的情况下提出一种顶进施工前已有线路加固的方案,为复杂城市环境下顶进施工方案的设计提供参考。有限元计算结果表明走行轨为不同工况下最危险的构件,其最大弯曲应力和最大剪切应力分别为37.4 N/mm2<[σ]=140 N/mm2和43.6 N/mm2<[τ]=80 N/mm2,满足相关规范要求。同时各杆件的挠度均未超过1 cm,故不会出现危险变形的情况。基于有限元的计算结果,可以判断线路加固结构能够保证施工的顺利进行。

低填方路基施工过程中钢波纹管涵洞受力变形分析

研究低填方路基在动态施工过程中钢波纹管涵洞的受力特点与变形特征对于涵洞设计与现场施工方案的编制具有重要意义。本文以新晋高速公路为例,针对低填方段动态施工过程中的钢波纹管涵洞的内外壁轴向和切向受力特征及变形特性,并结合管顶处土压力随填土高度的分布规律进行研究分析,研究发现:管涵顶部的土压力系数变化反应为土拱生成、破坏、新土拱生成的受力传递效应;侧面填土的拖拽作用而产生附加应力是造成管涵顶部土压力远大于侧面土压力的主要原因;在低填方段中管涵顶部应变最大,而变形主要体现在水平向的压缩和竖直向的拉伸,最终使管涵截面呈现椭圆状变形,因此在实际施工过程中应加大顶部的防护。

顶管施工对南水北调输水箱涵沉降的影响

为预测某管道顶进工程对南水北调东线输水箱涵的影响,文章通过MIDAS-GTS软件对顶进过程进行三维数值模拟分析,并结合相关文献和工程经验确定沉降控制指标。模拟结果表明:工程施工引起的沉降量和沉降差均在允许范围内,不会影响输水箱涵正常运行。研究结果可为类似工程提供参考。

高速公路桥梁预防性养护与绿色环保

大量在役高速公路桥梁存在不同程度的病害或病害发生、发展的趋势,威胁桥梁结构安全及我国公路交通事业的高质量发展,亟须防患于未然,布局预防性养护。本文依托京平高速公路预防性养护工程项目,对桥梁预防性养护的总体步骤、重点问题、关键技术及绿色环保措施进行阐述,并对关键工序支座顶升更换施工进行了详细论述。从桥梁全寿命周期的角度来看,预防性养护在较小经济、环境成本的前提下,对提升桥梁结构耐久性、延长桥梁使用寿命具有良好的效果。

周边多风险源环境下箱涵顶进下穿铁路变形控制技术研究

临近铁路路基及桥梁桩基的基坑工程设计难度大、施工风险高,可参考的工程案例及施工经验较少,合理设计基坑支护方案及施工工艺对控制周边建构物的变形至关重要。文章依托上海涞坊路下穿沪昆铁路及沪杭高铁工程,针对顶进工作坑临近高架桥桩基及沪昆铁路路基、在高铁路基侧零距离开挖并现浇箱涵连接段等一系列工程难题,提出分节、分段、多工法组合的隧道连接方式,形成复杂环境下的多工法组合城市道路隧道设计方法及施工技术。现场实测数据表明,采用多工法组合的下穿施工技术对临近高架桥桩基、沪昆铁路路基、沪杭高铁路基影响均满足规范控制要求,相关研究成果可为类似复杂多风险源环境下的下穿铁路施工提供参考。

富水含砂软土地层施工对邻近桥梁影响分析

针对深厚软土地层、高承压水等不利条件下的基坑开挖及顶管施工对邻近桥梁结构影响问题,以邻近武汉常青路高架桥梁某电力通道工程施工为背景,构建了三维数值分析模型,系统分析了基坑开挖及顶管施工对高架桥梁结构位移及受力的影响。研究表明:基坑开挖及顶管施工引起的桥梁结构最大水平向、竖向位移分别为1.31 mm、1.13 mm,桥梁结构最大轴力、桥桩弯矩分别为6694.4 kN、263.3 kN·m,施工前后轴力累计变化率为-1.79%,弯矩累计变化率为1.35%,桥梁结构受力变化较小,均在规范限值以内,表明本工程设计方案是可行的、合理的。设计方案和研究成果可为邻近桥梁结构安全施工提供支撑。

航道桥梁主被动防撞智慧预警系统研究

船舶与桥梁碰撞的风险持续升高,航道桥主被动防撞装置系统逐渐被重视。为了保障航道桥和船只的安全运行,本文研究了航道桥主被动防撞智慧预警系统。通过在航道桥上安装视频监控设备、测高设备、主控设备、偏航监测设备、声光报警控制设备,再配备相关技术进行设备的智慧化协同运行,实现航道桥主被动防撞智慧预警,达到保护桥墩的作用。同时监控系统会全程记录此过程,并上报管理中心,为以后船撞事故责任划分提供依据。

双体盖板涵洞轨行式模板台车结构优化与施工技术研究

传统涵洞施工技术工效低、材料周转损耗大,且存在一定安全隐患。为实现绿色低碳的建设目标,针对双体盖板涵洞的工程特点,通过台车结构设计优化和数值模拟开发了一种轨行式双涵洞三墙身模板台车。将其应用于某高速公路双涵洞三墙整体式施工,有效提高了现浇盖板涵混凝土施工质量,减少了支撑与模板的安装和拆除,降本增效效果显著,可为类似工程提供参考。

下穿铁路便梁条基优化及箱涵顶进技术研究

随着铁路路网的不断完善,市政道路下穿铁路施工环境也随之越来越复杂,难度也越来越大,施工方案的优化对下穿铁路施工控制也越发重要。结合上海软土地区下穿立交顶进施工,详细阐述通过便梁条基数量和破除工艺优化等措施,确保工程安全、优质、高效完成的案例,为后续同类工程施工提供借鉴。

复杂环境顶管工程加固技术研究

针对一顶进失败致使顶管工程无法顺利进行的工程,在复杂的作业环境,通过采取加固的方式,分别对复杂环境检查井后背进行适应性改造,实现检查井作为工作井的目的;采取双液浆的注浆加固,解决了顶进过程中地层扰动造成的顶力异常增加,保护地下管线,防止发生损坏管线事故,并形成注浆加固工艺。在顶管顶进沿线采用双液浆及旋喷桩组合的加固方式,地层稳固,未发生塌陷等现象。

高速公路钢筋混凝土标准化预制盖板涵施工技术

对某地区一处高速公路项目工程建设案例展开分析和研究,对高速公路钢筋混凝土标准化预制盖板涵施工技术进行分析,提出盖板涵施工策略以及关键性施工技术要点,有效保证高速公路预制盖板涵的整体施工质量和效果,保证高速公路项目工程建设施工效率和安全性,为后续类似工作开展提供有效参考和借鉴。