隧道下穿诱发既有管道-土体非协调变形解析研究

为分析隧道下穿既有管道施工时既有管道底部脱空对其挠曲响应的影响,提出隧道下穿施工诱发既有管道-土体非协调变形理论模型及其解析解.首先,将既有管道视为无拉力Pasternak地基上的Euler梁,根据管道与底部土体的接触状态,建立下穿施工引起既有管道-土体非协调变形控制方程,并推导出既有管道挠曲计算式;然后,采用提出的理论方法,探讨了既有管道脱空区上部竖向土压力、抗弯刚度及其所处位置地层沉降槽宽度和最大值等参数对其底部脱空区长度的影响;最后,提出下穿施工引起既有管道底部脱空区长度的参数归一化经验计算式,进一步简化新建隧道下穿施工引起既有管道挠曲的计算方法.研究结果表明:既有管道底部脱空区长度与2个归一化参数(既有管道抗弯刚度与地基刚度比、既有管道脱空区上部竖向土压力与地层自由沉降槽最大值比)呈较好的相关性,其拟合公式计算值与理论数据的相关系数接近于1.

非一致激励下埋地管道地震响应数值模拟及其试验验证

为了研究埋地管道在非一致激励下的地震响应,本文利用已开展的埋地管道非一致激励振动台试验,建立了能考虑埋地管道非一致地震激励和管-土非线性动力相互作用的三维有限元数值模型。该模型采用静-动力耦合分析方法,土体选用Davidenkov非线性本构模型,管-土相互作用采用摩擦接触以考虑管-土的滑移、分离现象,模型边界采用滚轴边界,模型底部地震动输入为振动台试验中主动箱底部加速度传感器测得的加速度时程。分析结果表明:数值模拟计算与振动台试验实测结果在加速度时程、加速度放大系数及沿管道轴向的应变峰值曲线等方面吻合较好,体现出了相似的规律,相互印证了数值模型和振动台试验结果的正确性。

穿越非均匀土体埋地管道地震离心实验研究

穿越非均匀土体经历不同地震作用的埋地管线的变形和残余强度严重影响着管道的安全。该文采用离心振动台分别平行于埋地管道长度方向输入0.6 g和0.3 g峰值地面加速度地震波,研究了埋地管道在一系列地震作用和不均匀土体变形共同作用下的响应,得到了PVC和铝合金两种埋地管道穿越软土/硬土土体的地震响应规律。地震引起不均匀土体的瞬时变形,导致埋地管道最大应变发生在土体分界面和软土中,管道拉伸应变幅值软土要大于硬土,而压缩应变幅值正好相反,硬土中管道拉伸应变幅值小于压缩应变幅值,硬土中管道压缩应变幅值受地震烈度影响比软土大。地震引起的土体永久变形对埋地管道残余变形影响很大,硬土中的管道残余应变为压应变,软土中管道的残余应变为拉压应变交替分布。

堆载作用下邻近单桩响应的耦合与非耦合分析

本文介绍了两种计算堆载对邻近单桩影响的方法:目前较常用的是将土和桩的响应分开求解的非耦合方法;另一种为使用显式耦合欧拉-拉格朗日(CEL)技术建立数值分析模型。计算并比较了耦合/非耦合方法所得的桩基响应,并分析其结果差异的原因。此外,应用CEL耦合模型对堆载间距、强度、桩径进行参数敏感性分析得出:(1)堆载距离单桩越近,0~5 m深度内桩的水平位移越大,桩顶位置尤其突出。间距为1.0 B时弯矩最大值相对于间距0.5 B减小约71%、间距为1.5 B时弯矩最大值相对于间距B减小约57.3%;(2)堆载强度增加,桩身水平位移增加。堆载下沉深度为0.05 B时桩基弯矩最大值与下沉0.1 B基本一致,只是弯矩最大值点深度增加;堆载下沉深度为0.15 B时桩基弯矩最大值相对于下沉0.1 B增加约88.3%;(3)桩径由0.375 m增大到0.75 m可使桩顶位移减小82%,桩基相对弯矩(M/EI)最大值减小73%。

顶管施工引起的地面变形分析

顶管施工会对管道周围的土体产生扰动 ,引起土体移动。文中对顶管施工引起的地面变形机理、变形的原因等进行了分析 ,结合工程实例 ,对地面变形的规律进行了探讨 ,实例中地面最大隆起达到 12 8.2mm ,顶管施工引起的地面变形总体上是先隆起后沉降。

管道系统流体-结构耦合边界条件的分析方法

从两种不同的思路建立了复杂边界条件的通用数学模型，证实了两种建模方式的一致性，并提出了相应的计算模式．