沉管隧道GINA止水带性能评估与安全预警

GINA止水带是沉管隧道接头密封防水及安全的重要屏障。论文按平均水压法和接触应力法两种方法计算了保证GINA止水带水密性要求的最小压缩量,并在此基础上针对GINA止水带长期压紧状态下的松弛,提出了使用阶段GINA止水带最小压缩量的计算方法,估算了GINA止水带的当前压缩水平和GINA止水带的剩余压缩量。根据GINA止水带当前压缩水平评估沉管隧道的接头止水性能,并由GINA止水带的剩余压缩量确定沉管隧道安全预警等级。

沉管隧道GINA止水带结构形式对比研究

为研究GINA止水带结构形式对其水密性的影响,对目前普遍采用的4类GINA止水带进行轴压与轴、偏压组合状态下的有限元数值模拟。采用超弹单元和接触单元模拟橡胶材料和接触效应,对底板开孔、底板带肋以及本体开孔3种结构变化对GINA止水带受力和止水效果的影响进行分析。研究结果表明:1)GINA止水带底肋与钢板接触位置的接触应力最小,是防水的薄弱环节;2)在底板和本体开孔能够使得GINA止水带底板的接触应力分布更为均匀,但开孔尺寸不宜过大,且应均匀布设;3)底尖肋型GINA止水带的初期止水效果差,当止水带较高时,容易产生倾覆;4)本体孔洞型GINA止水带能够缓解尖肋的应力集中,但由于本体刚度小,承受侧向水压力的能力差。

沉管隧道国产化GINA止水带试验研究及选型设计

GINA止水带是沉管隧道的防水生命线。文章以襄阳汉江沉管隧道为背景,通过足尺物理模型试验对国产化GINA止水带在各不利工况下的压缩、水密性、应力松弛等性能开展研究,并结合试验数据进行选型设计。结果表明:(1)止水带压缩应力随时间增加而逐渐减小,并逐渐趋于稳定收敛,国产止水带产品100年平均应力松弛衰减率约为35%;(2)止水带压缩量随压缩力增大逐渐趋于止水带高度60%这一极限值,设计允许的接头偏转量将降低止水带压应力4.4%~9.2%;(3)国产止水带产品最小水密压缩量曲线趋势与某国外产品基本吻合,偏差量约0~15%;0.1°和0.22°接头偏转使所需最小水密压缩量略增;接头竖向错动1 cm,3 cm和5 cm,水平错动5 cm均未出现漏水,不影响止水带水密性能;(4)止水带设计需考虑正常使用和承载能力极限状态管节温差变化、混凝土干缩徐变、基础不均匀沉降、地震等引起的接头张合,需满足最小水密和最大压缩指标双控要求;(5)国产GINA止水带各项性能均可满足依托工程需求并具有一定安全余量。

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下:1)运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm;2)设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能;3)运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。

GINA止水带力学性能数值模拟与试验研究

文章对沉管隧道GINA止水带的有限元建模方式进行了分析与比较,建立了二维及三维止水带有限元模型,对止水带竖向压缩位移、竖向接触压力、橡胶最大主应变及加压工装竖向反力进行了分析,比较了止水带数值模拟结果与试验检测结果。结果表明:GINA止水带二维及三维有限元模型的分析结果存在较大差异,止水带三维模型加压工装竖向反力数值模拟结果与试验检测结果基本吻合,验证了止水带三维模型分析结果的合理性;三维有限元模型的数值模拟结果与止水带纵向长度及环向周长都没有关系,可以用缩比模型进行GINA止水带的数值模拟与试验研究,且优先采用分段式GINA止水带进行有限元建模,更加省时、高效、精确。

沉管隧道GINA橡胶止水带数值模拟分析

沉管隧道以其自身特点和优势在一定范围内得到广泛应用。沉管隧道水下接头是沉管隧道施工技术的核心所在,其工作性能和效果将直接影响到沉管隧道的质量及使用寿命,而GINA止水带普遍用作接头的第一道防水,对其正常工作性能分析显得尤为重要。由于沉管隧道技术发展时间比较短,目前尚无工程资料证明GINA止水带在100年后的实际工作性能,因而须对其进行耐久性分析。通过引用橡胶材料本构模型、Mooney-Rivlin二参数应变能函数公式和蠕应变率方程建立数学模型进行数值模拟分析,并比对水密性试验,依据计算得出的结果对GINA止水带的防水性能及耐久性做出判断,对实际工程具有指导意义。

深水超长沉管隧道接头及止水带地震响应

依托港珠澳沉管隧道工程,建立了3维实体连续有限元模型,对这条深水超长沉管隧道在地震作用时接头处的内力和位移情况以及止水带的压缩与变形进行了详细的模拟与研究,重点分析了地震作用时沉管隧道接头处的相对位移(包括管节接头和节段接头)、管节接头处GINA止水带的变形,为施工和运营期的安全与维护提供必要的指导和依据.

潮汐区桥梁水中墩维修加固施工关键技术

跨海桥梁水中墩受潮汐区的海水侵蚀、船只撞击或剐蹭等不利因素的影响,病害已逐渐显现,安全隐患较大。以厦门大桥水中墩维修加固为背景,研究潮汐区桥梁水中墩维修加固施工关键技术。文中主要对GINA止水带双壁无底钢套箱施工、牺牲阳极防护系统及RPC混凝土加固等关键技术进行阐述,为类似工程提供借鉴。

沉管隧道接头地震动力响应分析

以港珠澳桥隧工程中的沉管隧道为工程实例,建立沉管隧道部分管段的三维有限元模型,并采用ABAQUS有限元软件对其进行动力计算。计算中考虑了地基土层的初始应力平衡和地基无限域的辐射阻尼效应影响,地震作用通过基岩运动以惯性力方式施加,分析了隧道管段及沉管接头部位的应力和位移。在水平向和竖直向地震共同作用下,管节的竖向相对位移要比水平向大很多;沉管接头附近的管节单元具有较大的应力,主要是由于接头材料发生变化,容易发生应力集中现象。计算结果可供沉管隧道设计参考。

沉管隧道接头三维非线性刚度力学模型

根据沉管隧道接头的构造特征,在接头静力平衡关系的基础上,建立了沉管隧道接头力学模型.该模型可以计算接头的轴向位移、切向位移以及转角,考虑了沉管隧道接头变形协调几何关系、GINA止水带和OMEGA止水带的应力-应变关系,并依据剪力键的相对位移对接头处不同工作模式进行了识别与划分.对不同工作模式下剪力键的受力作用机理进行了分析.利用此计算模型,得到了沉管隧道接头的位移和力的关系曲线,并对沉管隧道接头处不同构件的材料选取给出了建议.

沉管隧道短管节拉合试验

广州生物岛—大学城沉管隧道拉合试验包含短管节拉移、GINA止水带压缩及短管节顶推3个阶段,通过拉合试验测试出短管节底部摩擦力的大小及GINA止水带实际压缩情况,为拉合施工提供详实的参考数据。试验结果表明:短管节移动过程中的实际摩擦力远大于按常规摩擦系数计算出的摩擦力,短管节底部摩擦力的存在会造成GINA止水带实际压缩量不均匀。

沉管隧道管段接头防水研究--数值模拟分析

从沉管隧道施工的特点可知,管段与管段之间的接头防水十分重要,若接头之间水密性不能得到保证,会危害整条隧道的安全使用.文章通过沉管隧道管段接头首道防线,也是最重要防线的GINA止水带的数值模拟研究,对GINA止水带不同压缩量下的防水能力、压缩剪切情况下的防水能力及耐久性等情况进行了模拟、计算、分析.望对今后类似的大型沉管隧道管段接头的设计、施工有所帮助.

南昌红谷沉管隧道短管节干坞内拉合对接施工技术

沉管隧道最终接头短管节在牵移和拉合过程中易发生偏移与倾斜,且GINA止水带压缩到设计值难度较大。以南昌红谷沉管隧道为例,从准备、牵移、拉合及后处理4个阶段介绍短管节对接拉合施工工艺。通过对底钢板打磨、涂抹黄油等,减小底部摩擦阻力。采用计算机控制液压同步提升系统、液压数据量测、钢端壳间距测量等措施,对短管节轴线及平面控制。实践表明:GINA止水带压缩量误差仅为+4 mm,短管节轴线及平面偏差均在可控范围内,短管节干坞内拉合对接操作可行、质量可靠。

大型沉管隧道管段接头防水试验研究

针对沉管隧道管段接头首道防线,也是最重要的防线———GINA止水带的防水性能,进行了一系列试验,包括了应力-压缩变形试验、水密性试验等,并对试验结果进行了分析、总结。期望通过此项研究,对今后类似的大型沉管隧道管段接头的试验、设计、施工有所帮助。

大型沉管端钢壳施工工艺比选

沉管隧道的各管节通过接头连接,端钢壳作为安装GINA止水带和OMEGA止水带的载体,是沉管隧道接头的重要组成部分,端钢壳的安装精度和工效在沉管隧道建设中具有重要作用。通过对一次成型、二次成型端钢壳施工工艺的分析,阐述了两种工艺在适用范围、安全、质量等方面的优缺点。一次成形端钢壳施工工艺作为一种新型工艺,对于管节预制数量多的沉管施工更具优势。

超深埋海底沉管隧道接头防水设计探讨

对建设中的港珠澳大桥工程岛隧标段中的沉管隧道工程作了详细介绍,并针对超深埋海底沉管隧道的管节接头与节段接头防水设计所遇到的一系列问题进行了深入探讨,重点阐述了GINA止水带、OMEGA止水带、中埋式可注浆止水带的防水技术。

襄阳沉管隧道管节水力压接及精调系统计算分析

依托襄阳内河沉管隧道工程,分析沉管隧道管节水力压接及精调系统施工过程中的受力情况,进行国产GINA止水带选型及压缩量计算,并根据外调法,计算不同管节精调偏差值,计算结果为管节安装控制提供了量化指标,指导现场施工。

大型沉管隧道柔性接头受力分析

橡胶止水带是沉管法隧道接头联接中的关键技术,GINA止水带的问世,使得水力压接法广泛应用于管节的联接并使水下沉管隧道的建设有了巨大发展。天津海河隧道采用沉管法施工工艺,隧址位于8度区的软土地基上,管段接头在各种不利工况下的稳定性是整个工程安全的关键问题之一。依托天津滨海新区中央大道海河隧道工程,采用大型有限元软件Hypermesh,分析了沉管柔性接头在各种工况下的受力情况,对于GINA止水带的选型具有较强的指导意义。

大连湾海底沉管隧道防水与耐久性初步设计方案介绍

针对我国北方城市大连海底沉管隧道初设阶段的防水与耐久性展开介绍,内容涵盖了工程建设背景与概况、混凝土结构自防水与耐久性设计、管节接头防水设计、节段接头防水设计,明挖隧道的全包防水设计、变形缝防水设计以及钢结构耐久性设计等方面,期望对我国北方海洋环境下的沉管隧道建设提供参考和借鉴。

沉管隧道接头三维非线性数值模拟

接头是沉管隧道中很薄弱但是非常关键的环节,接头的防水则更是被重点关注的内容。管段的不均匀沉降会导致接头的错位和张开,给接头的安全止水带来很大威胁。采用三维数值模拟方法,考虑接头GINA止水带和管端混凝土的非线性接触,以历年监测数据所反映的沉管位移作为边界条件,分析了沉管隧道接头GINA止水带在接头处于压缩、剪切和扭转等变形及复合状态下的力学性态,得到了接触应力在接头断面上的分布规律。结果表明,GI-NA止水带渗水接触应力的控制点通常位于GINA止水带截面下缘;接触应力在顶板、底板和侧壁分部较均匀,在转角部位易集中;在现有沉降水平下,接头GINA止水带的安全止水性能是可靠的。