深基坑嵌岩地下连续墙弯矩计算及风险评估研究

深基坑嵌岩地下连续墙弯矩承载能力是评估工程风险的重要指标,现有基于监测数据的计算方法无法定量分析上软下硬复杂地质条件下围护墙弯矩特性。文章提出了一种基于弹性地基梁力学模型与监测数据融合的方法,开展了深圳某基坑施工过程嵌岩围护墙弯矩计算与风险评估研究,结果显示围护墙最大测斜变形、嵌岩处弯矩和安全余量分别为67mm、2080kN·m和0.44,可作为基坑嵌岩围护墙断裂风险判别准则,为工程安全施工提供指导意义。

PBA暗挖地铁车站洞内地下连续墙施工力学响应分析

北京某地铁PBA暗挖车站采用边导洞内施工地下连续墙止水,在国内尚属首例。以该工程为依托,采用MIDAS软件模拟了PBA工法施工过程中洞内地下连续墙的力学响应规律,并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明:(1)地下连续墙施工引起的地表沉降量较小,约占地表总沉降量的9%;(2)扣拱施工阶段、站厅和站台层开挖支护阶段地下连续墙水平位移变化较大,在实际工程中需对这三个施工阶段加强监测和施工控制;(3)地下连续墙竖向位移整体以隆起变形为主,沉降变形不明显,沿地连墙纵向各施工阶段中墙顶的沉降量略有波动,整体上趋近均匀分布;(4)车站主体结构施工完成后,地下连续墙墙体所受的拉、压应力均未超过混凝土抗拉、抗压强度允许值,地下连续墙结构处于安全状态。

无支撑基坑变形特性的三维有限元分析

建立三维有限元模型对采用格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙围护结构的船坞基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分区开挖.通过分析实测数据和计算结果,研究了无支撑船坞基坑开挖过程中格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙的变形特性.计算结果表明,船坞基坑围护结构的变形性状受其结构形式以及施工工况的影响,基坑内部桩基对船坞基坑围护结构变形影响较大,船坞基坑的开挖对临近基坑的影响很小.

坭洲水道桥圆形地连墙支护体系监测与分析

对虎门二桥坭洲水道桥直径90 m、深29 m东锚碇工程进行了监测,实测得到开挖过程中地连墙墙后土压力、墙体径向位移、竖向弯矩等。同时,设计并实施了地连墙槽段接缝的单元体试验,探讨了圆形地连墙环向刚度折减系数的取值方法,并结合轴对称弹性地基梁法对监测数据进行了对比分析。计算与实测分析结果表明,圆形地连墙支护体系墙体最大位移值为开挖深度的0.018%,远小于工程预警值,说明其可有效控制基坑变形;施工过程中土体开挖及内衬施工对地连墙应力影响最大,是相应深度地连墙应力达到峰值的主要原因,其影响范围为上下两倍当层开挖深度;圆形地连墙墙后土体具有空间效应,实测土压力值小于主动土压力理论计算值;由计算对比可知,考虑环向效应及环向刚度折减的弹性地基梁法可较好地反映圆形地连墙支护体系的受力变形特性。

圆形基坑地下连续墙分析方法研究

上海世博500kV地下变电站基坑开挖深度34m,圆形地下连续墙直径130m。采用3种计算方法对地下连续墙变形及内力进行对比分析。平面弹性地基梁法忽略了圆形围护结构的拱效应,不利于对圆形地下连续墙受力的全面认识与设计安全。三维弹性地基板法计算原理基于平面弹性地基梁法,且计算模型可以反映圆形围护结构的空间效应。三维连续介质有限元法考虑围护结构与土体的共同作用,得到的地墙变形与内力相比三维弹性地基板法均更小。与监测数据的比较表明,地墙的实际变形介于三维弹性地基板法与三维连续介质有限元法分析结果之间,且更接近于三维弹性地基板法。圆形基坑地下连续墙应采用三维弹性地基板法进行设计计算。

基于Melan解的地下连续墙结构分析方法

针对深基坑支护的多支撑地下连续墙结构,考虑分步开挖和支撑对墙体的内力和位移以及支撑反力的影响,提出以弹性地基梁为基础的矩阵位移法。在求解矩阵位移法的过程中,确定土体的水平基床系数成为分析地下连续墙变形和内力的关键。Melan给出半无限大弹性空间内部线性荷载作用下的应力和位移解,在Melan解的基础上,通过对其应力解进行积分处理,并结合平面应变问题的物理方程和几何方程,得到条形荷载作用下的位移解,进而得到水平基床系数。将Melan解的矩阵位移法运用到工程实例中,并将实测结果与计算结果进行比较,验证了其可行性和正确性,可为同类工程结构设计提供理论基础。

横隔板对薄壁钢箱梁扭转效应影响分析

为了探索薄壁箱梁在发生扭转时横隔板对截面畸变效应和约束扭转效应的影响,提出了一种简便的有限元分析方法。该方法不需施加单独的畸变荷载而直接施加集中外扭矩,依据畸变会产生截面横向框架弯矩和约束扭转在无荷载作用梁段不产生翘曲正应力的特点分析畸变效应大小。采用两端固结梁作为算例分析。分析得出乌曼斯基理论与Ansys计算结果一致,并通过有限元计算,得出横隔板间距小于L/20时(L为跨度),截面横向弯矩M2和无荷载梁段的正应力均为0,即畸变效应可以忽略;而且横隔板布置增多使得约束扭转产生翘曲正应力增加,并大于理论计算值;畸变效应产生的剪应力流大小纵向分布比约束扭转的分布均匀;横隔板很薄时存在较大畸变效应,但高厚比取250(厚12 mm)时,畸变效应便可忽略。

隔板式曲线组合梁施工阶段开口薄壁钢梁受力特性研究

在无支架施工中,隔板式曲线组合梁的承载结构为曲线开口薄壁钢梁。以横隔板数量N及跨度与曲线半径的比值(跨径比)为参数,对5片试验梁进行混凝土浇筑过程中的模型试验,并基于M/r法,采用ANSYS软件分析曲线开口薄壁钢梁在混凝土湿重作用下的受力特性。结果表明:在混凝土湿重作用下,曲线开口薄壁钢梁的竖向位移、径向位移、切向应力及翘曲正应力与弯曲正应力的比值(应力比)均随均随跨径比的增大线性增加,随横隔板数量N的增加非线性减小,N从0块增加到3块的过程中变化较大,之后变化较小;端横隔板和跨中横隔板对曲线钢梁的弯扭效应影响最大;跨径比是反映曲梁受扭程度的一种显性指标,应根据应力比限值考虑跨径比的大小来确定曲线开口钢梁的横隔板。

桩基地连墙码头结构新形式应用与研究

埃及塞德港集装箱码头二期工程成功应用桩基地连墙码头结构,项目设计过程采用三维有限元方法、考虑桩土相互作用进行结构计算,采用修正的竖向弹性地基梁法进行结构内力计算,整体稳定性计算考虑截桩力。项目在结构形式和设计计算方法方面均具有创新性。桩基地连墙组合码头结构,是介于桩基和地连墙结构间的新型结构,较适用于软弱土层较厚、具有陆上施工条件的大中型码头结构。

地铁车站与建筑地下室基坑工程整体支护设计

地铁车站与建筑地下室整体实施的基坑支护结构设计比常规基坑设计更加复杂,需考虑更多因素,而且需将对已建地铁车站端头井和在建地铁隧道的保护作为一条主线,贯穿在基坑支护结构设计的整个过程中。本文以上海地区首例地铁车站与建筑地下室整体实施工程——上海轨道交通七号线浦江耀华站综合开发项目为工程背景,提出轨道交通地铁车站商业综合开发项目基坑支护结构设计方法和关键技术对策。

Ka波段膜片加载曲线内壁矩形喇叭天线

介绍一种工作在Ka波段曲线内壁矩形喇叭天线,这种天线的辐射结构采用高斯曲线构成的曲面矩形喇叭,在曲面矩形喇叭口加载金属膜片,通过对天线参数的设计优化,在22.5～26.5 GHz频带上方向系数大于15 dB,驻波比优于1.8,E面方向上副瓣电平比主瓣低26 dB以上,对比标准增益角锥喇叭天线测试显示,膜片加载曲面喇叭体积小,改善了传统角锥喇叭的3 dB波束宽度,降低副瓣,结构简单,活动方便,可单做馈源亦可做反射面天线馈源。

薄壁直线箱梁仿真分析的板段元方法

针对现有计算方法无法准确反应箱梁断面框架受力特征的缺陷,提出一种新的板段单元分析法。该方法基于Kirchhoff直线法假设,在已有箱梁腹板、翼板刚度方程基础上,准确考虑横隔板对结构整体受力的影响,相对粗略考虑横隔板自身的应力变化规律,提出新的横隔板元位移模式,从而建立完整的箱梁板元分析列式。算例分析表明:该方法可正确模拟箱梁纵向正应力受横隔板的影响规律,即较好地反映横隔板对箱梁翼、腹板的弹性支承效应;与通用有限元精细模型相比,在相同的计算精度要求下,板段元法所需的自由度少得多,极大地降低了仿真分析的计算量。板段元法适用于其他断面形状的箱梁结构或肋板式结构,也可用于斜交箱形直梁的分析,具有较好的适用性。

横琴口岸及综合交通枢纽工程预留轨道交通地下空间建造技术

横琴口岸及综合交通枢纽工程预留轨道交通地下空间,位于通关主体东侧,澳门出入境平台下方,场地原始地貌属于填海软土区域,地质条件复杂,因此,采用超深地下连续墙、大跨度钢骨梁吊装等技术。论文通过对比常规的结构形式,根据具体结构特点与工艺流程,分析施工特点及难点,解决施工时的问题。

暗挖车站洞内地下连续墙施工地层效应分析

地下水资源对经济社会的可持续发展具有十分重要的作用。为了拥护国家对水资源的保护政策,北京地铁16号线在施暗挖车站——看丹站首次尝试以导洞内地下连续墙替换传统边桩施工的方式,以期达到承载和止水的双重目的。虽然施作的试验段取得了较好的效果,但北京地区地层复杂,局促低矮空间内的洞内地连墙施工能否大范围顺利推广实施仍存在争议。以北京地铁16号线看丹站、首都机场西沿线北新桥站和北京地铁7号线广渠门外站为代表,采用Midas软件对边导洞内地下连续墙施工过程进行数值模拟,揭示北京地区砂卵石、粉质黏土和砂卵石-粉质黏土互层三种典型地层条件下洞内地下连续墙施工诱发的环境响应。结果表明:①在其他条件相同的情况下,砂卵石地层中地下连续墙施工引起的地表沉降值最小,粉质黏土地层地下连续墙施工引起的地表沉降值最大;②洞内地下连续墙施工引起导洞拱顶沉降值大小排序为:砂卵石地层<砂卵石-粉质黏土互层地层<粉质黏土地层;③相比于砂卵石-粉质黏土互层地层及粉质黏土地层,砂卵石地层条件下,洞内地下连续墙施工引起的围岩塑性应变值及应变范围最小,对周围土体扰动较小。

暗挖车站洞内地下连续墙施工导洞环境效应分析

随着城市地铁建设的迅猛发展,地铁工程建设中车站开挖大面积抽降水作业与国家保护地下水资源政策的矛盾日益突出,亟需寻求适用于地铁车站开挖的非降水止水方式。以北京地铁16号线在施暗挖车站——看丹站为依托,对其采用的洞内地下连续墙止水措施导致的环境效应开展了深入探讨。由于地下连续墙在暗挖车站局促空间内的施作尚属首例尝试,因此重点聚焦于揭示地下连续墙施工引起的导洞拱顶沉降、水平净空收敛和应力分布的变化规律。数值模拟结果表明:地下连续墙施工主要引起导洞拱顶沉降的变化,导洞水平净空收敛较为稳定;地下连续墙施工前,导洞初期支护拉应力主要在导洞拱顶处和侧壁底角处。地下连续墙施工完成后,拉应力分布范围扩大,左右边导洞初期支护底板处扩大最为明显,向地下连续墙处大致呈条带状延伸。

暗挖车站地下连续墙施工地表沉降分析

工程建设中地下水资源保护问题一直是社会各界关注的焦点。以国内首例城市地铁PBA暗挖车站边导洞内施工地下连续墙止水工程为依托,采用MIDAS/GTS NX软件重点模拟了导洞内地下连续墙施工前、施工中及施工后的地表沉降变化规律,并与现场监测数据进行对比分析。结果表明:1)地下连续墙施工前,地表沉降曲线以车站中线为中心,呈明显对称的沉降槽形式分布;2)地下连续墙施工中,单侧地下连续墙施工完成,其上方地表附近沉降影响最为明显,地表沉降量增量约占总沉降量的25%;3)左右两侧地下连续墙施工完成后,地表沉降量增量曲线类似W型;4)左右侧地连墙分别施工6幅以后,上方地表处沉降趋于稳定,沉降速率基本保持不变。

轴力自补偿支撑对支护结构受力变形影响研究

轴力自补偿钢支撑能及时补偿因墙体变形造成的部分预应力损失,实现控制基坑变形的目的。基于自补偿钢支撑作用机制与弹性地基梁法,采用'集中力+弹簧单元'并联作用的混合边界,建立考虑支撑轴力自补偿的连续墙受力平衡方程。将该方法应用于某隧道工程中的基坑工程,模拟以支撑轴力为控制目标的自补偿钢支撑和传统预应力钢支撑作用下基坑施工过程,并对比分析这两种支撑体系对连续墙受力变形发展变化的影响。结果表明,自补偿钢支撑不仅能及时弥补预应力损失,且较预应力钢支撑能更有效限制墙体变形,但过大的轴力控制阈值会引起坑外墙体弯矩显著增大。进一步结合现场试验数据,检验算法合理性。

地下连续墙工字钢接头刷壁器研制

地下连续墙工字钢接头清刷质量的好坏以及清刷效率的高低直接影响到地下连续墙的止水效果及施工进度。传统的刷壁工艺存在刷壁效果差、刷壁效率低、施工场地要求高、工序繁琐等缺陷。为了解决地下连续墙工字钢接头清刷这一施工难题,通过对接头刷壁器钢毛刷进行改进以及刷壁器安装方式进行优化,将刷壁器连接固定在成槽机斗架体的刮泥板外立面上,利用成槽机的斗架体带动固定架实现上下运动,从而对地下连续墙接头面进行清理刷壁。地下连续墙工字钢接头刷壁器的研制使得刷壁效果得到了明显改善,解决了工字钢接头清刷的质量问题;同时减少了工序转换,节约了刷壁时间,提高了施工效率,并取得了良好的经济和技术效益。

地下连续墙H型钢接头施工技术改进实践

分析了几种常用的H型钢接头施工技术的特点并对其在施工中容易出现的质量问题进行了分析。结合分析结论,在昆明地铁文化宫站地下连续墙H型钢接头施工中,在防止混凝土绕流及控制H型钢变形等方面提出了几点具体的改进措施。工程实践证明,这些改进措施取得了良好效果。

多层地下室逆作法施工关键技术研究

以昆明某超高层建筑地下室逆作法项目为例,针对工程地质复杂的岩溶地质以及场地周围结构物敏感的特点,详细研究了地下室各结构施工工艺,顺逆作接口节点施工处理、结构分区划分以及超重荷载顶板加固、永临结合转换技术等。