门式抗浮框架作用下上方开挖既有盾构隧道响应解析解

上方开挖卸载导致既有盾构隧道结构产生上浮,易引发结构渗漏水、开裂等病害。竖井开挖联合门式框架技术是限制上方开挖引起既有隧道上浮的一种有效控制措施,但是目前仍缺少相应的理论方法用于指导门式抗浮框架的设计。为此,提出了既有隧道结构响应的解析解,可以实现竖井和基坑开挖阶段既有隧道结构纵向和横截面变形计算,并给出了相关的计算流程。通过与工程实例和三维数值模拟结果进行对比,验证了解析解的可靠性。通过典型算例计算和参数敏感性分析讨论了门式抗浮框架的作用机理以及既有隧道埋深和竖井开挖尺寸等因素的影响规律。结果表明:门式抗浮框架在基坑开挖阶段可以有效控制上方开挖引起的既有隧道变形,控制效果与既有隧道上方剩余覆土厚度密切相关,剩余覆土越小控制效果越明显;门式抗浮框架的作用效果主要取决于抗浮板与土体之间的作用力,抗拔桩与土体的作用力对既有隧道变形影响较小。

抗拔桩与承压型囊式扩体锚杆性价比浅析

对建(构)筑物抗浮工程两种常用锚固体钢筋混凝土抗拔桩和承压型囊式扩体锚杆设计计算理论进行了研究和梳理;并结合北京某一实际工程案例,对两种抗浮锚固体在设计中的可靠性、适用性和经济性进行对比分析。结果表明,在天然地基承载力满足基底压力要求,地基土层构成情况相同,两种抗浮锚固体提供相同抗力的条件下,承压型囊式扩体锚杆综合性价比优于钢筋混凝土抗拔桩,仅工程造价就可以节省20%左右,可为抗浮工程锚固设计时的锚固体方案比选提供借鉴与参考。

直立锁边金属屋面抗风揭及防渗漏施工技术研究

金属屋面在使用的过程中一直面临着防风揭和防渗漏的关键技术问题。为了解决这些问题,以厦门国际博览中心会议中心项目中的金属屋面工程设计施工为背景,系统介绍了金属屋面防风揭和防渗漏的施工创新技术,有效增强金属屋面的抗风揭和防渗漏性能,以提高直立锁边金属屋面结构使用寿命和耐久性。

U型槽结构下振冲碎石桩联合抗拔桩数值分析及优化设计

[目的]研究沿海下穿道路工程U型槽结构下振冲碎石桩联合抗拔桩的加固效果及其优化设计.[方法]采用有限元软件ABAQUS进行建模,分析了振冲碎石桩的打入对砂土地基抗液化能力的改良效果,讨论了U型槽、抗拔桩、碎石桩各设计参数对U型槽抗浮效果的影响.针对以上结果基于NSGA2遗传算法,开展抗液化能力、抗浮效果、工程造价三目标的优化设计.[结果]振冲碎石桩可以大大增强砂土地基的抗液化能力,未使用振冲碎石桩的砂土均发生液化,而采用振冲碎石桩处理后的砂土地基液化率仅为4.7%;U型槽底板厚度、抗拔桩的桩径、桩长和振冲碎石桩的桩径、桩长均对U型槽底板上浮位移有较大影响;采用NSGA2遗传算法得出的最优方案在满足安全储备的情况下,造价比原始方案节省了10.0%,且砂土地基液化率降低了45.7%.[结论]基于NSGA2遗传算法提出的以砂土液化率、底板上浮位移和工程造价为目标的优化设计方案可为今后同类工程提供设计指导.

大跨度铁路钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂措施研究

为研究铁路荷载作用下大跨度钢-混组合梁负弯矩区桥面板开裂情况及抗裂技术,以某主跨168 m的铁路钢-混组合连续刚构桥为背景,采用MIDAS Civil软件对桥面板受力情况进行建模分析,并开展抗拔不抗剪连接件技术及预应力技术对桥面板抗裂性能影响的研究,结合抗裂措施工作原理及施工可行性,提出适用于减小负弯矩区桥面板裂缝宽度的实施方案。结果表明:采用普通栓钉连接、桥面板常规配筋条件下的钢-混组合梁,运营阶段主力及主力+附加力工况下负弯矩区桥面板裂缝宽度均不满足规范要求;墩顶处桥面板与0号块固结及非固结2种形式下,抗拔不抗剪连接件桥面板抗裂方案均不适用,抗拔不抗剪连接件的适应性受桥面板与0号块连接构造及桥面板整体与钢桁架上弦杆顶面连接形式影响较大;对桥面板配置纵向预应力筋能有效降低拉应力水平,设后浇带预应力筋张拉方案负弯矩区桥面板最大拉应力较桥面板浇筑成型后张拉预应力筋方案更低,更能充分发挥预应力效应,且便于工程实施,建议工程应用中宜控制湿接缝占比小于10%,预应力筋锚固断面拉应力突变值宜控制在2 MPa以内。

高压喷射扩大头锚杆在地下室抗浮设计中的应用

文中依托工程实例,对高压喷射扩大头锚杆的施工技术进行分析,通过现场试验检测锚杆的施工质量,并与普通的锚杆技术进行经济性对比。结果表明,锚杆的位移与加载呈正相关,锚杆的荷载-位移曲线离散性较小,且测试过程中锚杆未被破坏,抗浮锚杆具有良好的施工效果。

富水深基坑钢筋抗浮锚杆抗拔承载特性试验与预测研究

本研究通过优化锚杆截面和注浆方式,提升承载力,改善施工质量,并进行现场测试以验证其抗拔承载力效果。结果表明,增大锚杆与固结材料之间的接触面积提高了粘结强度,同时锚杆的位移受所处土层极限粘聚力影响,表现出不同的抗拔能力。此外,研究还发现传统的极限平衡理论预测值与实测值相差较大,准确度仅为46.4%~49.16%,无法有效反映非线性的位移变化特征。通过多项式拟合分析,3次多项式模型显著优于二次多项式,能够更准确地反映抗浮锚杆上拔荷载与位移间的关系,可为抗浮锚杆的设计和应用提供理论和技术支持。

黏性海床中固结桩式沉箱的垂向抗拔能力

随着海洋工程的日益大型化、深水化,巫需发展新型的水下基础建设方法。本文介绍了一种结合了吸力式沉箱与海工固结锚技术的固结桩式沉箱,描述了其结构与工作原理,并在试验室内开展了一系列的垂向上拔试验,观测分析了灌浆量及桩管长度对抗拔力的影响。试验表明,固结材料与桩管底部四周土体结合所形成的次生固结体大大增加了抗剪面积,固结桩式沉箱的抗拔能力较吸力式沉箱有显著提升;沉箱的灌浆量宜取1/20M_(s)(M_(s)为沉箱内能容纳的土体质量);短粗沉箱的最大抗拔力在桩管长度为1.5H(H为沉箱的高度)时出现拐点,细长沉箱的最大抗拔力拐点出现在桩管长度1.5H~2H区间。固结桩式沉箱的抓重比较传统沉箱更高,施工便捷,具有良好的工程应用前景。

使用渗压系数评价运行期坝基扬压力的利弊探讨

在混凝土坝运行过程中,通常采用渗压系数评价坝基扬压力的大小,并进一步评价大坝渗控系统的工作性态。根据沙沱、光照水电站的实测数据分析发现,采用渗压系数作为监控指标虽然简单、直观,但并不能真实反映坝基的工作状况。建议设计单位在进行结构计算时,除了提供单一的扬压力系数取值外,还应根据计算工况、安全余度反算各坝段的扬压力控制值供运行单位使用;运行单位在日常资料分析中,除了关注扬压力系数及扬压力外,还应该结合其变化过程及其他监测项目综合分析。

砂土中吸力式沉箱基础抗拔承载特性试验研究

通过一系列的室内模型试验研究了砂土中吸力式沉箱基础的抗拔承载特性,着重分析了沉箱的长径比、荷载作用角度和荷载作用点位置的影响。试验中考虑了3个长径比,5个荷载作用角度和5个荷载作用点位置。试验结果表明,不同工况条件下吸力式沉箱基础在被拔出前所表现出来的荷载-位移特性各不相同。增大沉箱的长径比,可以显著提高吸力式沉箱基础的抗拔能力,但长径比的改变不影响吸力式沉箱基础的位移特征。荷载作用方向越接近于水平方向,吸力式沉箱基础的抗拔能力越强。当吸力式沉箱基础承受竖向上拔荷载作用时,荷载作用点位置的变化对其承载力的影响可以忽略;除荷载作用角度为90°外,荷载作用于沉箱高度的2/3和3/4处时,基础的抗拔能力最强。

盾构隧道管片施工期上浮影响因素的现场试验研究

针对盾构掘进施工时常面临的管片局部或整体性上浮问题,依托宁波地区2例施工期发生较大上浮的地铁盾构隧道工程实例,选择地层特性、埋深等外部条件相似的区段建立掘进速度、总推力反力的竖向分力、同步注浆压力等盾构施工参数以及同步注浆浆液配比的现场试验段,并结合试验段管片上浮的现场监测数据分析上述不同单一因素对施工期管片上浮的影响规律。研究结果表明:管片下半侧注浆压力高于上半侧注浆压力时,管片上浮量增大,当压力差达0.3 MPa时,管片上浮量增加约20 mm;总推力反力变化不大的基础上,其竖直向上的分力增大时,管片上浮量相应增大,当分力增加260 kN,管片上浮量增加约15 mm;在同步注浆胶凝材料总量不变、且非胶凝材料掺量不变的基础上,随着粉灰比、水灰比的减小,浆液抗压强度、黏聚力提高,初凝时间缩短,管片上浮量减小,当每3 m3浆液中水泥的相对掺量增加100 kg,管片上浮能减小19.8 mm;掘进速度单因素对施工期管片上浮无明显影响。

地下水赋存状态与渗流特征对基础抗浮的影响

大量带有纯地下室的高层建筑，以及地下车库、下沉式广场的兴建，使抗浮问题非常突出。抗浮标准如何确定，各类规范没有明确规定。本文以北京市规划区为例，通过研究区域内浅层地下水的赋存与渗流特性，水位变化的历史过程和影响因素，通过渗流分析，提出当前解决有关问题的可能途径。

关于基础抗浮的若干问题探讨

深基础的出现,带出了诸多岩土工程新问题,基础抗浮就是其中亟待解决的问题之一。总体而言,基础抗浮涉及到地下建筑物所受浮力的计算、抗浮原则和具体措施以及基础底板的设计方法等一系列的问题,通过综述前人在抗浮方面的工作,指出现有抗浮理念上的误区和具体抗浮技术中的一些不足,同时提出抗浮不只是针对上部荷载较小的补偿基础,上部荷载大的深基础也同样存在抗浮问题,另外在抗浮原则上提出了以均布抗拔力平衡均布水浮力的观点,最后还给出了计算实例定量地验证上述观点的合理性。

桩-土-结构相互作用下新型抗拔摩擦摆支座对单层柱面网壳结构地震响应的影响

基于设计提出的铜基面抗拔摩擦摆支座（FPB）试验研究和数值模拟,将铜基面抗拔摩擦摆支座以双线性模型简化,并结合桩-土-结构相互作用（PSSI）、黏弹性人工边界相关理论,采用整体有限元法建立桩-土-结构相互作用的隔震（PSSII）单层柱面网壳结构模型,研究桩-土-结构相互作用下铜基面抗拔摩擦摆支座对网壳结构地震响应的影响及地震波输入的空间效应问题。研究结果表明：铜基面抗拔摩擦摆支座使桩-土-结构作用下的网壳结构的节点加速度峰值衰减50%~60%,网壳杆件的内力衰减50%~80%,地震波频谱特性对抗拔摩擦摆支座的隔震效应有着不可忽略的影响;PSSII体系网壳节点加速度最大值未必在地震波垂直入射时最大,入射角度45°~60°是一重要的考虑区间;当地震波入射角度为55°~80°时,在进行抗震计算时可按国家标准规定进行地震波输入,当不在此范围时,不宜按照规范规定进行地震波输入,应考虑地震波的空间效应。

抗浮锚杆及锚杆抗浮体系稳定性验算公式研究

抗浮锚杆及锚杆抗浮体系的抗浮稳定性验算公式宜采用综合安全系数法、分项系数表达方式。群锚稳定性验算可简化为单锚稳定性验算,验算模型可按上半部分长方体、下半部分圆锥体的假定破裂面形状,锥尖深度为锚固段计算长度与自由段长度之和。群锚整体抗浮承载力为单锚抗浮承载力之和,单锚抗浮力设计值可取假定破裂体内岩土体重量与破裂面黏聚力提供的摩阻力分别除以分项安全系数后之和,分项安全系数取值水准为1.5及3.0。锚杆抗浮体系稳定性验算公式中,抗力设计值可取建筑物自重标准值及其上作用的永久荷载标准值之和除以1.05的安全系数、抗拔桩的抗浮承载力设计值、抗浮锚杆的抗浮承载力设计值三者之和,而浮力设计值则取建构筑物基底静水压力标准值。

基于强度折减法的穿江管道抗浮稳定性分析

传统有限元法在管道抗浮分析中取得了较好的结果,但并没给出管道埋深下的抗浮稳定安全系数。为此文章采用强度折减法,建立ABAQUS管道抗浮模型,对穿江管道在浮力作用下的行为进行二维数值模拟分析,观察土体塑性区发展过程,确定抗浮稳定安全系数。结果表明,通过改变管道埋深,管道抗浮稳定系数呈线性增加,斜率受土体摩擦角控制;与传统重力分析法相比较,得到了重力分析法的等效c值和φ值,其值可作为实际应用中重力分析法的适用条件。

穿江输油管道抗浮稳定最小埋深分析

穿江管道的最小埋深受到多方面因素的影响,如何确定最小埋深是穿江管道埋深设计中必须重视的关键问题.针对最小埋深传统算法的不足,提出了基于有限元的优化算法.该优化算法可综合考虑上覆土层厚度、河道行洪冲刷、地震荷载等因素的影响,得到的管道最小埋深更加符合工程实际情况.结合某实际的穿江管道工程,进行了2种计算方法的对比,分析了有限元优化算法的优越性.

建筑抗浮设计水位取值方法——以北京市某工程为例

近年来,随着首都北京城市建设的高速发展,城市建设用地越来越少,地下空间的开发和利用成为发展的必然趋势。大量带有纯地下车库的高层建筑,以及地下管廊、下沉式广场的兴建,使抗浮问题非常突出。抗浮标准如何确定,抗浮水位如何取值,各类规范均没有明确规定,传统方法多依据经验确定抗浮水位取值,缺乏理论依据,不符合客观实际情况,使得抗浮设计存在安全隐患或增大了工程造价。笔者以北京市区某一工程为例,通过研究区域内浅层地下水的赋存与渗流特性,水位变化的历史过程和影响因素,通过渗流分析,从客观的角度提出建筑抗浮设计水位的取值方法,使得取值更具科学性和经济性。

不同试验方法下微型抗拔桩的受力特性对比分析

抗拔桩的试验方法有单桩静载试验法和自平衡测试法两种,而这两种试验方法的反力装置会对桩周土产生一定影响,因而对微型抗拔桩进行理想拔桩、理想托桩和常规拔桩的数值模拟,以对这三种试桩结果进行比较分析.结果表明:三种试验方法得到的微型抗拔桩承载力基本相同,但常规拔桩方法计算的位移较小于另外两种方法;常规拔桩方法桩身上部轴力减小较快,侧阻发挥更为充分,另外两种试桩方法桩身下部侧阻应力水平较高;桩土滑移距离随着桩埋深的增加先增大后减小,理想拔桩和理想托桩的桩土滑移距离及其增长速率明显大于常规拔桩.综上所述,由于传统单桩静载试验的反力装置对其下土体的约束,会对试桩的位移、轴力、侧阻和滑移距离产生影响.

连续变形场下的窄基坑抗隆起失稳上限解

以往对基坑抗隆起失稳的上限分析中,通常将土体分割成多个刚体快,忽略刚体快内部的剪切变形,且未考虑基坑的尺寸效应,因此难以反映基坑实际的变形机理。选择瑞利分布函数型式的位移增量,建立了Terzaghi机制下的窄基坑变形模型;采用了考虑土体各向异性和超固结比的土体抗剪强度表达形式,根据上限法原理,提出了考虑基坑几何尺寸的抗隆起安全系数计算方法;定量分析了基坑几何尺寸、超固结比和抗剪强度的各向异性系数等重要参数对抗隆起安全系数的影响规律。经典的基坑破坏案例和非线性有限元分析结果对比表明,考虑基坑几何尺寸的抗隆起安全系数计算方法考虑了内撑架设对基坑稳定性的影响,能够考虑基坑宽度和各向异性对抗隆起安全系数的影响。