海底盾构隧道结构端部效应及抗减震措施研究

海底盾构隧道-竖井连接部位的刚度突变会使隧道结构受到差异位移的作用,形成复杂的空间效应,即隧道结构的端部效应。考虑海床土体的动力非线性特性、盾构隧道管环间纵向螺栓连接以及盾构隧道-竖井柔性接头等因素,建立了苏埃海底隧道工程盾构隧道-竖井连接区段三维精细化有限元模型,研究了海底盾构隧道结构端部效应及抗减震措施。结果表明,在地震作用下,盾构隧道-竖井节点环缝张开量约为常规隧道段的2~5倍,端部效应影响范围约为1.5D(D为隧道直径),隧道结构端部效应随地震动强度的增大而呈非线性增大趋势,低频发育的Darfield波作用比中高频发育的Iwate波作用时引起更大的环缝张开量。盾构隧道端部效应影响范围与盾构隧道-竖井节点自身结构特性相关,受地震波类型及幅值影响较小。增加盾构隧道-竖井节点环缝连接螺栓数量可以有效降低盾构隧道端部环缝张开量,却加剧竖井端墙和盾构隧道结构的地震损伤。增设盾构隧道-竖井柔性连接可将地震波传播引起的结构变形诱导至预设的柔性接头上,减轻盾构隧道端部地震损伤的同时牺牲的是柔性接头处抗震安全性,柔性接头设计能满足预期的地震变形要求。

海底盾构隧道-竖井连接部位三维非线性地震反应特性

海底盾构隧道-竖井连接部位在地震作用下易发生损坏。以汕头海湾海底隧道为例,考虑海床土体和混凝土的非线性,利用多点约束与连接单元模拟管环间的螺栓连接,经幅值标定的不同特性的强震记录作为输入基岩地震动,采用动力时程法(纵轴向+横向+竖向震动、纵轴向+竖向震动)与广义反应位移法(纵轴向+横向+竖向震动)对比分析了盾构隧道-竖井连接部位的三维非线性地震反应特性。不同特性的地震动作用下,多点约束与连接单元能有效模拟盾构隧道管环间的变形特性,管环拱顶与外拱肩处的张开量较大;竖井在与竖轴共轭45°方向上的损伤严重、应力集中显著;低频丰富的地震记录激励比高频发育的地震记录激励对该连接部位的影响更大。隧道-竖井接头处的地震变形与应力远大于距离接头较远处隧道管环的地震变形与应力,且横向地震激励的影响不容忽视。两种方法计算的连接部位沿隧道纵向的地震反应特征一致,但广义反应位移法计算的隧道、竖井的地震反应明显大于动力时程法的结果。

厦门海底隧道斜井全断面帷幕注浆施工技术

简述厦门海底隧道斜井,在土石交界段采用超前帷幕预注浆的方法进行堵水、加固,克服了该段围岩含水量达到50%、土体自然涌出呈流塑状、无法正常施工的困难,安全顺利地通过软弱含水的土石交界段,为隧道海底风化深槽帷幕注浆积累一些施工经验。

AT水利枢纽调压井结构计算

调压井是发电引水系统中常用的保证供电稳定及防止水锤破坏压力管道的建筑物[1],通过计算确定安全可靠的结构尺寸保证调压井的运行安全,从而能保证供电稳定及防止水击压力对压力管道的破坏。通过介绍AT水利枢纽调压井的结构计算,总结了大直径、高水头调压井的配筋设计步骤,介绍了配筋计算原则和方法、计算工况选取、计算断面选取、计算公式及结果。

上海软土地区隧道竖井节点地震摇摆响应研究

竖井在剪切地震波作用下会产生水平平动和绕重心转动两种广义位移,后者即为竖井的地震摇摆响应。竖井随场地振动方向的摇摆,会引发隧道竖井节点两种地震响应模式,分别是竖井转动伴隧道绕轴线扭转和竖井转动伴隧道竖向平面内弯曲。以上海软土地区若干典型工程案例为背景,采用隧道竖井节点动力解析模型,对以上两种地震摇摆响应进行研究,重点考察竖井转动位移和隧道地震应力。计算结果表明:竖井地震摇摆响应十分微弱,即使在罕遇地震作用下,其转动位移也仅在10^(-4)rad量级;相比于绕轴扭转,隧道竖向弯曲会造成更剧烈的地震响应,其引发的附加动应力远大于混凝土开裂强度;隧道地震应力总体呈现出横截面直径越大,地震应力越大的规律。

IP56防护等级辊道电机密封结构

辊道电机是冶金工业辊道传送专用电机,由于其应用环境非常恶劣,因此设计了一种能够适用于钢厂辊道用电机的防水密封结构,以确保电机平稳可靠的运行。通过对现有的轴贯通、接线盒配合面、平面配合的分析,确定了电机整体防护等级可以达到IP56的轴贯通、接线盒配合面、平面配合结构,完全满足了辊道电机安全运行的需求。

高温高压高湿环境用电动机结构设计

为了研制一种耐高温(220℃)、耐水蒸气压2 MPa工况条件4 h后,能安全可靠运行的特种电动机,引用特殊轴贯通密封技术、配合面密封技术、接线盒密封技术和绕组绝缘密封技术,并选用耐高温轴承。通过整机适应性试验及高温、高压、高湿环境试验,验证了整机结构设计的可行性及可靠性。

盾构隧道-工作井节点振动台试验设计与分析

为研究盾构隧道-工作井节点地震响应特征,进行振动台模型试验。该试验几何相似比为1∶60,盾构隧道模型材料为聚乙烯,工作井模型采用尼龙材质进行3D打印技术制作;模型土采用砂与锯末按1∶2.5质量比混合配置;模型箱尺寸为10.0m×4.5m×1.5m的刚性箱。盾构隧道模型由衬砌环模型拼装而成,衬砌环模型纵向切槽模拟纵缝对管片横向刚度的弱化;通过环间卡扣式连接键模拟纵向螺栓,通过旋转模型拼装角度模拟管片错缝拼装。首先进行自由场模型试验,考虑不同地震动输入,得到模型土加速度响应;其次开展盾构隧道-工作井节点振动台模型试验,考虑不同地震动输入方向、不同地震动类型,得到隧道模型环缝张开量、加速度响应、环向应变等数据。研究结果表明:模型箱结构设计合理,边界条件满足要求,试验数据可靠;工作井模型和盾构隧道模型加速度响应频率成分相同,均受模型土控制,两者差异主要为加速度响应幅值不同;盾构隧道-工作井节点在地震作用下环缝张开量明显大于远离该节点的常规区段,前者为后者的1.6~4.5倍;地震动输入方向会导致区间段隧道模型环缝张开量明显变化,但对盾构隧道-工作井节点环缝张开量无显著影响;地震作用下盾构隧道-工作井节点会使工作井模型产生较大环向应变,但不会造成节点处盾构隧道模型环向变形增大。