束合管幕结构结合缝受剪性能足尺试验研究

为降低对城市地面道路、管线、建(构)筑物的影响,改善管幕法修建的地下通道结构受力,提出一种依托横向预应力的新型地下结构形式——U-BIT束合管幕工法。该工法采用矩形钢管,通过沿环向施加预应力,使各个钢管之间协同受力,形成受力整体,进而达到减小构件尺寸、提高结构的整体刚度和承载能力的效果。然而,U-BIT束合管幕结构的施工工艺以及结构性能的研究还处于初期阶段,其结构力学性能和受力薄弱点均不清晰,为保障该结构的施工安全,探究该束合管幕结构的性能以及拓展该结构的适用性,亟需对束合管幕结构的受力性能进行研究。本文在工程需求和前期文献调研的基础上,针对该束合管幕结构开展受剪性能的足尺试验,探究束合管幕结构在剪切作用下的变形响应,结果表明:预应力可有效增大结构抗剪刚度;结合缝薄弱位置出现在混凝土与钢管节的黏结界面处,无预应力作用时,主要由界面黏结作用及锁扣承担剪力,而锁扣抗剪承载仅在极限状态下发挥作用,设计时不宜考虑,建议仅考虑黏结作用;在结合缝张开以后,混凝土与钢管节有效黏结面积会显著减小,抗剪刚度随之降低,并引起结合缝错台的大幅增加,进一步引起抗剪承载力降低。

饱和软土地区束合管幕结构无黏结预应力筋线型影响分析

为克服管幕法钢管节之间无法协同工作、支护效率差等缺点,进一步拓展管幕在浅埋大跨地下结构中的优势,提出一种依托横向预应力的新型地下结构形式——U-BIT束合管幕结构。该工法采用矩形管幕作为支护结构,管幕通过锁扣以及填充混凝土进行连接,并通过张拉横向预应力,使各个钢管之间协同受力,形成受力整体。为进一步研究预应力筋布置线型对束合管幕结构力学机制的影响,结合压弯试验及剪切试验,针对预应力筋二次型及双直线型布置形式进行对比分析。结果表明:1)预应力筋线型布置不影响结合缝黏结界面的开裂荷载及结构破坏机制;2)压弯试验中结合缝张开后,张拉相同预应力时,二次型布置下的结合缝极限弯矩承载力是双直线型的1.4~1.6倍;3)剪切试验中,结合缝未出现张开及错动时,施加预应力可等视为外部施加水平力,而结合缝抗剪刚度基本随水平力线型增长,二次型布置会比相同水平力作用下双直线型结构中结合缝抗剪刚度大7%~9%;4)结构实际受力是处于压弯剪的复合受力状态,结合缝脱开会导致结构抗剪承载力大幅下降。

基于大断面束合管幕法的地铁车站建造方案研究

目的:为了在软土暗挖技术领域推广UBIT(束合管幕)施工方法,特针对应用该施工方法的大断面地铁车站建造方案进行研究。方法:以上海轨道交通23号线的某车站为工程背景,结合周边环境、道路交通、控制管线明确工作井设置、暗挖段长度及顶覆土厚度等总体方案;确定包括宽度限界、高度限界、管线排布的使用功能限界,提出采用A型车的地铁车站类矩形断面建筑设计标准;考虑预应力张拉施工阶段、土体已开挖使用阶段的两阶段受力平衡,拟合结构断面;结合束合管节节间接缝的受力特征,建立刚性板-耦合单元非线性本构模型;通过有限元手段研究断面内力变形,并进行预应力配束计算研究。结果及结论:实施中应尽量减少顶部覆土、缩短一次性管节顶进长度,以有利于控制钢管节尺寸、施工误差;大断面束合管幕法地铁车站建造应优选类矩形断面,以充分利用拱形受力特点。但值得注意的是,类矩形断面的预应力张拉,会产生显著的次生内力及变形,且其影响与曲率成正相关。针对城市轨道交通工程常见的3~5 m覆土,在内力、变形双控标准下,建立了类矩形断面预应力钢绞线的配束标准。

束合管幕狭长空间自密实混凝土浇筑技术研究——以上海轨道交通某车站束合管幕工程为例

以上海轨道交通某车站束合管幕工程为例,通过束合管幕锁扣间隙狭长空间的混凝土浇筑模拟试验,了解和掌握混凝土在狭长密闭空间流通状态及分布情况,从而解决锁扣间隙混凝土浇筑填充密实度问题。

基于束合管幕暗挖施工技术及控制的探讨

如今,我国城市化水平越来越高,城市建设不仅仅往周边扩张,还更加重视城市内部基础设施和建筑工程的更新与修复。在开展如地铁等地下施工作业时,往往要面临复杂的条件,束合管幕法暗挖施工技术能够使地下施工更加安全和高效。本文将围绕着基于束合管幕暗挖施工技术及控制展开研究,对束合管幕施工技术进行简单概述,结合具体工程案例,对束合管幕施工技术流程和要点做出探究,以期为相关施工提供一定参考,促进工程建设行业稳定高效发展。

束合管幕结构结合缝压弯性能足尺试验研究

为克服管幕法钢管节之间无法协同工作、支护效率差等缺点,进一步拓展管幕法在浅埋大跨地下结构施工中的优势,提出一种依托横向预应力的新型地下结构形式——U-BIT束合管幕工法。但该工法的施工工艺以及结构性能的研究还处于初期阶段,其结构力学性能和受力薄弱点均不清晰,亟需开展系列试验及模型研究。在工程需求和前期文献调研的基础上,针对该束合管幕结构开展压弯性能足尺试验研究,探究束合管幕结构在压弯作用下的受力特性与承载能力。结果表明:1)结构挠度、结合缝张开可划分为6个发展阶段;2)结合缝脱开、混凝土局部破坏、CT型锁扣紧贴以及CT型锁扣脱开是结构的重要性能点;3)结构破坏形式表现为上部CT型锁扣脱开,无法继续承担外荷载;4)结合缝开裂荷载及结构承载力极限荷载的试验结果均与理论值相近。

饱和软土地区束合管幕结构受力性能足尺试验研究

为降低地下工程建设对城市地面道路、管线、建(构)筑物的影响,改善管幕法修建的地下通道结构受力,提出一种依托横向预应力的新型地下结构形式——地下束合管幕结构。基于工程需求,针对该束合管幕结构开展1/4结构的足尺试验研究,以探究束合管幕结构在设计工况、超载工况下的变形响应。结果表明:1)结构变形发展可以分为弹性受力阶段与非线性阶段2个阶段;2)束合管幕结构的薄弱位置在结构顶部1/4跨的结合缝处,结合缝脱开是关键点,脱开应力为2.106 MPa;3)束合管幕结构能够承受2倍的设计埋深对应荷载而不出现任何脱开,当结合缝脱开后结构刚度降低60%,同时,在4倍设计埋深对应荷载下,结构未破坏且仍具备承载能力;4)在超载工况时,预应力应变增量与结构竖向挠度之间几乎呈线性比例关系。

富水软土地区束合管幕(UBIT)暗挖新工法的设计与工程实践

为解决富水软土地区无临时支撑、无土体加固、全断面挖土、超前支护与永久结构合一的暗挖建设难题,以上海市轨道交通武定路站1号出入口工程为背景,提出一种束合管幕暗挖新工法,即通过横向张拉预应力筋,将纵向顶进的离散的、小断面方钢管束合成可横向受力的整体结构。结合该工法结构型式特点,针对性地介绍了刚性板-弹簧单元耦合的接缝模型、C-T型锁扣构造、标准管与可满足接缝承受负弯矩的角部工具管构造、“双直并列”的横向预应力筋布置等设计关键技术,并通过开展抗剪、压弯节点试验与1/4结构足尺试验研究,揭示了束合管幕的受力性能重点在于接缝的承载性能与预应力筋的作用。工程实践及现场监测数据表明,应用情况良好,进一步验证了设计方案的安全性与适用性。

束合管幕结构侧部卸载工况下受力性能足尺试验研究

为研究束合管幕结构的力学性能和受力薄弱点,开展了四分之一结构的足尺试验,保持顶部4倍设计埋深对应荷载不变,进行侧部的卸载工况研究。结果表明,随上部与侧部荷载差值的增大,侧部结合缝脱开、结构变形及预应力筋应变增速均显著增加;侧部完全卸载后,结构有明显变形,但仍具备一定的承载能力;整个试验过程中,结构刚度变化为先降低再增大最后大幅降低,最终为初始刚度的36%。

饱和软土地区束合管幕暗挖工艺研究

目前在城市核心区和老旧城区修建地下结构时,常会面临地下空间摆不下、邻近设施触碰不起等难题。以上海轨道交通14号线桂桥路站工程为例,就该工程采用的自由断面管幕法会增加工程造价和延长施工工期进行详细论述,在此基础上提出了束合管幕暗挖法,并综合概述了该工法的结构特点、施工流程以及未来研究方向。束合管幕暗挖通过对各管节施加环向预应力,使管节协同受力,达到改善管幕结构受力性能和安全性能、避免开挖阶段安装支撑、提高其经济性能的目的。该工法可为我国软土地区非开挖施工提供强有力的技术支撑,对城市可持续发展具有重大工程意义。

软土地区地下束合管幕暗挖施工对地表沉降的影响比选分析

作为暗挖工艺的一种,管幕工法相对于顶管、盾构等施工工艺而言,对施工空间的要求更低,对周边环境的影响更小。结合上海轨道交通14号线武定路站1b号出入口束合管幕暗挖法项目,对管幕顶进顺序、预应力张拉工序进行模拟分析比较,推荐优选方案,并将实测管线沉降结果与数值模拟结果对比,其变化规律及数值基本一致。相关结果可为类似工程提供借鉴。