矩形装配式隧道接头抗震性能数值模拟分析

采用有限元软件分别建立矩形隧道现浇接头模型和装配式接头模型,通过施加低周往复荷载得到模型的受力和损伤性能、骨架曲线和耗能系数,以此对两者的抗震性能进行对比,进一步研究了抗剪钢箱长度变化对装配式接头模型抗震性能的影响。结果表明:装配式接头模型侧墙下部应力比现浇接头模型更加集中且受拉损伤面积和损伤程度更大;地震动载作用下现浇接头模型承载力、延展性和能量消耗能力均优于装配式接头模型;钢箱长度越大模型耗能性能越好,结构抗震性能也越强。

明挖预制装配式隧道结构拼装设计方法及关键技术

明挖施工条件下的预制装配式隧道结构,其拼装技术与装配整体式结构或盾构隧道均存在较大差别。在工程设计阶段,需要根据结构型式和装配模式,对拼装进行详细的规划和设计,以支撑高质量、高效率施工,并确保结构承载性能和稳定性,同时满足接头接缝防水性能要求。拼装关键技术包括拼装方法、基面精平技术、定位控制技术、张拉锁紧技术、支顶限位措施、精度控制标准等方面。明挖装配式隧道结构的拼装应以首环固定端为起点,沿纵向推进,遵循“先下后上”并逐块、逐层向上的拼装原则;基坑底部基面应进行精平处理,并根据地基条件和底板结构型式,采用精平条带法或基面统平法;隧道衬砌结构宜在接头拼接面设置一定数量的导向定位装置,在辅助构件精确定位的同时,有效控制结构表面错台量;明挖装配式隧道宜设置在直线上,当隧道位于曲线地段时,可采用“楔形构件+等宽缝”或“等宽构件+楔形缝”的方式拟合曲线;张拉锁紧措施主要有预应力钢棒张拉锁紧和螺栓锁紧方式,预应力张拉宜采用“形心跟踪法”,并应多点协同、同步张拉锁紧,保持接缝宽度的均匀性,有效控制目标接缝张开量,并对预制底板下空隙及时注浆填充,在侧墙和拱脚等关键部位及时支顶限位。

明挖预制装配式隧道结构拼装精度控制标准研究与制定

明挖装配式隧道结构建造技术的研究和应用在我国尚属起步阶段,拼装精度控制标准是装配式结构建造过程中衡量和控制工程质量的重要尺度,标准的合理制定,关系到工程建设的安全可靠性、经济合理性及实际可操作性。通过拼装精度影响因素分析,提出了理论指标,并结合工程实际应用情况和实测值正态分布曲线的分析和提炼,给出了明挖装配式隧道结构拼装精度主要控制要素的控制标准,包括轴线平面定位偏差、高程定位偏差、构件形位姿态偏差、接缝张开量、结构表面错台量、同一环构件纵向错位量、前后环纵缝平面错位量等允许值,并与明挖现浇隧道、盾构隧道及装配整体式等结构的相关标准进行了对比分析。研究和实际工程应用证明:控制标准总体合理,可作为后续工程建设和相关标准制定的参考。构件制作精度对拼装精度的影响较大,提高构件制作精度,对提高拼装精度具有重要意义;自重压紧方式对控制隧道纵缝张开量最为有利,而控制张拉荷载、提高构件制作精度、控制施工累计误差等,可有效控制隧道环缝张开量;接头设置定位销棒并严格控制定位精度和预留空隙量,对控制结构表面错台量起到关键性作用。

新型装配式隧道窑的设计实践

装配式隧道窑是适应建筑模块化而迅速发展起来的烧结墙材工业窑炉,具有快速高效、节能环保、安全可靠等优点。该新型装配式隧道窑不仅有更为完善的工作和操作系统,而且在窑炉内衬结构和材料上具有开创性的研发,如对"组合式"高强耐火砖吊顶,大尺寸耐火混凝土墙板及其复合墙体的"铰链",防止窑顶及外墙面过热的"断桥"结构等都做了严格的理论计算和系统的优化并开展了一系列材性试验、结构实验和实体验证,通过工厂化装配和整体检测进一步完善了装配和操作规程。

基于轻量化BIM、RFID技术与ERP系统的预制装配式隧道结构智能建造系统

预制装配式铁路隧道建造体系代表着一种新型隧道建造模式,其在建铁路工程实践已经开展。装配式结构标准化、定制化、批量化等特点可更有效地串联沟通制造、建设、设计、施工和运维单位,相对于传统隧道建造工法,其在信息化、机械化等方面具有天然优势。基于轻量化BIM、RFID等技术,整合建筑行业和管理领域先进理念技术,提出基于轻量化BIM、RFID技术与ERP系统深度融合的预制装配式隧道结构智能建造系统,介绍各组成部分的特点、功能和价值,建立系统整体架构,可为预制装配式铁路隧道全生命周期建设运维提供技术支撑。

预制装配式隧道施工技术研究

本文以预制装配式隧道施工为依托背景,针对结构分解、构件预制、拼装方法和拼装顺序以及拼装精度等技术难题,总结提出了装配式隧道在结构分块深化设计、预制构件模板加工制作、拼装台车设计、预制构件拼装及接缝防水等施工方法、工装设备以及质量控制措施,重点对预制构件拼装过程中拼装精度及防水质量等关键工序进行详细撰写,形成了一套预制装配式隧道施工技术,为其他工程中预制装配式隧道推广应用提供参考。

高速铁路装配式隧道施工技术

近年来我国装配式建筑得到了长足的发展,高速铁路隧道工程作为一种特殊的工程结构采用装配式结构尚需进一步探索其技术的可行性。京沈客专星火枢纽工程作为铁科院的试车线,为探索和研究装配式隧道的受力、承载并采集相关行车参数而建,介绍了其相关施工关键技术。实践证明,装配式隧道构件预制、拼装精度能够满足铁路客专技术标准要求。

全断面装配式隧道关键技术及在铁路工程中的应用

地下工程结构承载力和防水要求高、施工环境限制大、生产运输及吊装难度大,以京沈高铁试车线工程全断面装配式隧道工程为例,通过分析装配式隧道施工关键技术,总结施工工艺,为地面明洞和短区间大开挖装配式隧道施工积累实践经验,提出隧道装配式施工工艺应用于山岭隧道的建议。

装配式隧道接头冲击动力响应特性

为探究3种装配式隧道接头(自重榫卯接头、螺栓榫卯接头、钢板榫卯接头)在冲击荷载作用下的动力响应特性,采用ABAQUS软件模拟3种接头在冲击荷载作用下的动力响应过程与损伤破坏特征,对比3种接头抗冲击性能。研究结果表明:装配式隧道接头在冲击作用下的响应可分为初始冲击阶段、发展阶段和稳定阶段,在此过程中接头受到冲击力、支反力及惯性力的共同作用;3种接头冲击动力响应特征受冲击质量及速度影响,当冲击质量超过1400 kg且冲击速度超过60 km/h时,接头中心位移、张开量及损伤范围均会显著增加;钢板榫卯接头是3种接头结构中抗冲击性能最优的一种结构形式;在设计装配式隧道结构抗冲击时,需重点加强接头刚度。

装配式市政隧道结构轻量化、标准化设计研究

装配式建筑所受的期望越来越高,装配式轨道交通车站和综合管廊已经取得较大发展,但装配式市政隧道的设计及施工发展却严重滞后,主要原因是装配式隧道预制件吊装重量大、远程运输净高受限、非标构件多、模板成本高等。因此,如何实现结构的轻量化、标准化犹为突出及紧迫。现以开创大道与萝岗新城外环路交叉口立交工程为例,分析了装配式隧道结构形式的选择、结构的模板分解方式、地下结构预应力的设计及应用及隧道平纵曲线段的调节方式和预制模板的统一,并应用了新材料、新产品和新工艺。案例工程采用肋板式结构及湿拼法的拼接方式使得预制构件尽可能轻量化、标准化,成功实现隧道全预制拼装市政隧道与现浇隧道工程造价相当,为装配式市政隧道设计提供一定的参考价值。

隧道结构装配式临时支撑的力学特性

为研究采用装配式临时支撑隧道的力学特性,文中以庄天公路西城山隧道工程为研究对象,对带有装配式临时支撑隧道的钢拱架和临时支撑的力学特性进行了分析。文中介绍了半步CD法的施工方法并建立了数值模型,通过对半步CD法各个施工步的钢拱架和临时支撑的力学特性进行分析,找到了隧道钢拱架的最大和最小应力以及装配式临时支撑的最大和最小位移,为后续施工提供指导。

装配式电缆隧道施工技术及其质量控制

针对装配式电缆隧道中的防水构造、沉降控制等施工难点问题展开研究。基于装配化设计结果提出了纵向连接和顶板-侧壁连接等关键位置的合理防水构造及其施工方法。并根据现行相关规范提出了装配式电缆隧道标准段的生产制作、养护、运输、吊装以及拼接等施工关键工艺的质量控制措施,结合有限元分析结果制定了装配式电缆隧道沉降监测方案。

装配式电缆隧道结构拼接部位变形特征和结构沉降规律研究

在航天南路地铁停车场电缆隧道工程中,不良土层换填及装配式结构可能对沉降带来影响,采用ABAQUS建立土-结构相互作用的三维有限元计算模型,分析结构拼接部位的变形特征与结构整体的沉降特征。结果表明:拼接部位变形微小且均匀,连接性能良好,装配式电缆隧道结构能够协同受力,变形协调,没有明显应力集中及刚度突变;装配式电缆隧道结构的模拟最终沉降量符合Peck模型预测结果,预计最终的最大沉降量为1.5mm,出现在隧道中段,换填技术可以实现结构微沉降目标。

基于工程仿真技术的装配式电缆隧道U形构件吊装的优化

装配式电缆隧道中的U形钢筋混凝土构件的吊装工程是施工中关键问题。通过ABAQUS建立吊装过程的精细化模型,对U形钢筋混凝土构件的吊装过程进行工程仿真,着重对吊装高度、吊点布置以及水平支撑位置进行研究,实现了吊装参数优化分析。结果表明:影响吊索内力的关键因素是吊装角度,影响构件变形的关键因素是吊点位置;当吊装角度为60°,吊点距构件纵向边缘500mm、水平支撑深度为250mm及吊装高度为3.52m时,吊索内力及构件变形达到最低水平;吊索和吊环安全系数较高,为施工提供了保障。

钻爆法公路隧道装配式衬砌结构关键技术研究

钻爆法施工技术作为我国山岭公路隧道建设中最为常用的一种方法,但其施工风险大,且施工过程中许多影响因素无法控制,影响了工程的进度和质量。目前,在山岭地区,国内主要以钻孔爆破施工为主,其施工方法主要是在施工现场进行,严重影响了施工人员的身体健康、安全、施工效率及工程质量。随着我国经济发展和交通基础设施的不断完善,隧道施工正朝着标准化、机械化、预制化方向发展。钻爆法在公路隧道中应用的组合式衬砌技术,较好地解决了常规技术中存在的不足,具有较强的适用性。

装配式隧道圆形和方形钢榫接头抗弯性能大尺寸试验

接头是装配式隧道建设和运营阶段最为薄弱和关键的部位,其设计及力学性能评估是一项必要的研究工作。为评估圆形和方形钢榫接头的抗弯性能,开展了大尺寸接头抗弯试验,研究了接头在荷载作用下的竖向挠度、接缝张开量及应变变化规律,探讨了其接头旋转角、延性、断裂韧性及破坏模式。研究结果表明:圆形钢榫接头的承载能力弱于方形钢榫接头,极限荷载及其对应的挠度分别比方形钢榫接头小77.71 kN和6.797 mm;同一荷载水平下,方形钢榫接头的张开量和旋转角更小,其抗变形能力强于圆形钢榫接头;2种钢榫接头的混凝土和钢筋应变响应规律在整体上相似,但方形钢榫接头的最大压应变仅为圆形钢榫接头的15%;圆形钢榫接头表现出渐进失效行为,其挠度延性指数和旋转延性指数分别是方形钢榫接头的2.28倍和1.98倍,且最终旋转角和单位荷载下旋转角增量均小于方形钢榫接头;2种钢榫接头受压弯曲时,圆形钢柱将荷载传递至接头底部,使混凝土受拉区破坏过大,主要表现出拉弯破坏模式,而方形钢柱联合更多承压区混凝土受荷,使承压区混凝土破损面积为圆形钢榫接头的3倍左右,主要表现出压弯破坏模式。研究结果可为装配式矩形隧道的接头设计提供参考。

卯榫接头装配式矩形隧道静力行为及抗爆性分析

设计了一种应用于装配式矩形隧道的卯榫接头,探究了卯榫接头装配式隧道静力行为和内爆作用下的抗爆性能,建立了反映接头非线性力学特征的三维精细化数值模型,利用流固耦合分析实现了TNT爆炸模拟,对比评价了卯榫接头与现浇接头在不同围压荷载作用下的抗压弯承载能力、抗爆性及混凝土损伤特性.结果表明:新型接头抗压弯承载能力略高于现浇接头矩形隧道;在相同当量TNT炸药下,新型接头装配式矩形隧道抗爆能力整体上优于现浇接头矩形隧道;新型接头装配式矩形隧道损伤破坏主要发生在钢柱和顶板-墙结点区域.研究结果为装配式矩形隧道结构设计及防灾减灾提供理论支撑.

成都市磨子桥装配式隧道分块拼装技术研究

近年来,国家出台了相关政策大力发展装配式建筑,参照国内外装配式下穿隧道工程成功经验,并结合成都市一环路磨子桥装配式下穿隧道工程特点,对该下穿隧道工程预制构件的断面大小、拼装工法、分块方式等进行了研究;讨论了该下穿隧道部分预制拼装技术所应解决的关键技术问题,并对预制构件的运输方案、书装及推移施工、变形缝设置等进行了探讨;提出了适合该下穿隧道的合理化建议并得到了成功应用,为装配式下穿隧道的工程实践提供了进一步的技术支持,也对类似工程的施工具有借鉴意义。

膨胀型防火涂料对装配式框架隧道耐火性影响

为评估防火涂料对装配式框架隧道耐火性的影响,通过火灾试验分析涂有膨胀型防火涂料的隧道接头构件的温度场分布规律,并采用有限元数值模拟方法研究火灾下防火涂料对装配式框架隧道温度、变形、损伤的影响。研究结果表明:防火涂料阻碍热量向隧道衬砌传递,大幅降低隧道衬砌的温度峰值,延迟温度峰值产生的时间;防火涂料厚度影响隧道衬砌在火灾下的升温速率与温度峰值,当膨胀型防火涂料厚度大于10 mm,增加防火涂料的厚度不能有效降低隧道在火灾下的变形;火灾下装配式框架隧道最大变形处为顶板跨中位置,损伤最严重处为隧道接头位置,可间接通过优化接头结构受力性能来提升装配式框架隧道的耐火性。

装配式管廊管片预制工程技术

结合建设工程的总体目标控制,以下穿隧道直线段130m预制结构为切入点,通过试验室试验研究、理论结合实际,为下穿隧道预制拼装设计、施工的推广,提供了可靠的理论和工程实践经验支撑,适应了时代发展步伐,响应了国家和省市政府对于环保的要求,降低施工过程的噪音和扬尘等,减小了施工对交通的影响。