沿海地区索结构体育馆风洞试验与群风效应研究

针对两类屋面型式(上凸型和下凹型)、四种屋盖结构(单层马鞍形索网、轮辐式双层索网、索穹顶、弦支穹顶),设计制作了缩尺比分别为1∶250、1∶200两个试验模型,在B类地貌下开展了60组模型风洞试验,探究了全风向角下两类屋盖结构的风压峰值分布规律,分析了不同风向角、邻近建筑对目标建筑物风压特性的影响规律。结果表明:全风向角下来流方向无邻近建筑影响时,两类屋盖迎风面区域的负风压峰值最大,分别较上凸型和下凹型屋盖中间区域的负风压峰值高约3.0、1.5倍;屋盖中间区域风压峰值分布均匀,以承载负风压为主,仅下凹型屋盖中部出现正风压;风向角对屋盖风压分布的影响主要体现邻近建筑物的干扰上,其对屋盖平均和脉动风压系数的影响以来流方向无邻近建筑时最大、来流方向有邻近建筑时次之、尾流方向有邻近建筑物时最小;屋盖迎风面测点风压概率分布具有明显的非高斯特征,存在极大负压值,而屋盖中间和尾流区域的测点风压具有典型的正态分布特征。

暗挖地铁车站隧道与风道交叉段群洞施工力学特性研究

暗挖地铁车站隧道风道与主隧道交叉口多,施工期间群洞空间效应复杂,识别关键工序对保障施工安全尤为重要。依托重庆地铁4号线玉带山车站隧道工程,采用三维数值模拟方法研究与主洞相交的风道上导洞两台阶先后开挖顺序、中岩柱开挖扩及临时支护拆除等对隧道结构稳定性的影响。研究结果表明,先施工3号风道远离车站端头的左侧上导洞更有利于控制隧道结构变形;车站隧道下部两层台阶的开挖以及临时支护的拆除2个阶段车站隧道结构的变形和内力增量较大,这两个工序是施工中的关键工序;开挖预留中岩柱对车站隧道的有效影响范围在20 m以内,车站隧道结构各个位置受影响程度排序依次为:拱顶>左拱腰>右拱腰>边墙;车站隧道临时支护拆除对既有结构影响范围在30 m以内,拆撑关键部位为:车站隧道端头处临时支护、3号风道第一层竖向临时支护、3号风道第二层靠近车站端头的横向临时支护。

浅埋隧道下穿超近距密集管线施工变形时空特性研究

为分析浅埋隧道下穿密集管线施工地层与管线群变形时空特性,基于南昌地铁三号线邓埠站1号出入口暗挖隧道工程,利用理论分析、数值分析结合现场监测的方法进行研究。研究结果表明:隧道上方密集管线中位于前方的管线先承担开挖释放的部分土体应力,使其后方管线的变形大幅减小,平均减幅达23%;地层变形始终朝向掌子面,在掌子面到达时水平位移最大;因管线-土体共同作用,土体释放部分应力转移到地下管线,使地层沉降减小24%~38%,沉降槽宽度扩大40%;施工期间建议对污水管变形重点监测,在管线平均变形速率急速增大时,需提高监测频率。研究结果可为该地区相似工程施工提供参考。

盾构隧道侧穿群桩遮拦效应分析

为研究盾构侧穿高架桥桩条件下掘进压力和注浆压力对群桩遮拦效应的影响,以杭州地铁7号线盾构隧道侧穿高架桥桩基群为背景,采用三位数值模拟软件Midas GTS NX进行数值模拟,并与监测数据进行对比。结果表明:(1)掘进压力对桩基水平位移和弯矩影响较大,注浆压力对桩身弯矩和轴力影响较大;(2)掘进压力对群桩遮拦效应的影响较大,注浆压力对群桩遮拦效应的影响较小。

高速铁路太行山超长隧道群关键技术

为研究解决石家庄至太原高速铁路隧道断面有效净空面积标准、长段落膏溶角砾岩地层内修建隧道、特大断面隧道修建以及超长隧道(群)防灾救援系统设置等技术难题,通过采用调研分析、数值模拟、模型试验、现场试验段试验等一系列研究手段,确定了时速250 km高速铁路单线、双线隧道有效净空面积标准,顺利实施了高速铁路特大断面隧道到2条单线隧道的过渡,安全通过了长大段落膏溶角砾岩地层,创建了铁路特长隧道(群)防灾救援成套技术,最终实现了石太客运专线的顺利开通运营,并取得了良好的经济效益和社会效益。

“群洞效应”对紧邻交叠盾构隧道及场地土地震响应影响的初步分析

随着地下空间开发利用的深度和广度的进一步发展,近距离、复杂、相互穿越的大型地下空间工程必将大量涌现,各地下工程必将影响到其他相邻地下工程的抗震性能。以武汉地铁二号线和四号线工程在洪(洪山广场站)中(中南路站)区间的紧邻四孔交叠盾构隧道为依托,建立不同隧道数目的计算模型,分析了"群洞效应"对近距离多孔盾构隧道地震响应以及对场地土动力特性的影响规律。计算分析结果表明:①下卧隧道能在一定程度上阻断地震波的传播,起到减震的作用;②上层隧道的存在降低了周围土层对邻近隧道的约束作用,即降低了邻近隧道的抗震性能;③"群洞效应"对场地土基本周期以及地表加速度放大效应的影响均不显著;④浅层上覆土层对隧道抗震性能及场地土加速度放大效应影响显著。

基坑群施工对邻近隧道影响与隧道保护

通过对邻近隧道基坑群分布类型进行分类归纳,系统研究了不同分布类型基坑群施工对邻近隧道的影响,揭示了各影响因素的作用机制,并提出了相应的保护措施,可为邻近隧道基坑群施工和隧道保护提供理论支撑.根据基坑群与邻近隧道位置关系可将基坑群分为单侧坑和双侧坑,根据基坑群单坑开挖深度和共墙情况可将基坑群分为邻近坑、贴靠坑和坑中坑,不同类型基坑对隧道的影响各不相同.基坑群施工对隧道的影响有"时空效应"、土压力多次卸荷、土体变形叠加效应、地下水影响等诸多方面.为控制基坑群施工对隧道的影响,可以在基坑群施工中采取合理分区分块、合理安排施工顺序,针对性调整围护结构刚度并采取适当加固,制定合适的降水方案和信息化施工等措施,以确保施工和隧道安全.最后结合上海龙华航空中心工程,采用数值分析和现场监测方法,阐述了基坑群施工中各影响因素的作用机制,并验证了各工程措施的有效性,可为预测、分析基坑群施工对邻近隧道影响,保护隧道结构提供参考.

考虑群体效应的高层建筑风力发电可行性风洞试验研究

为研究建筑群体效应对超高层建筑风荷载及风力发电能力的影响,对某250 m高大底盘、双塔体型不规则超高层建筑进行了缩尺模型风洞试验研究,通过风气候分析计算了建筑场地1年、5年和10年的低重现期风速及排除台风影响的设计风剖面,分别考虑了当前周边建筑群体和未来周边建筑群体两种群体效应工况,根据试验结果计算了该结构考虑群体效应的基底等效风荷载反力、各立面风压分布和风机发电效率。结果表明,建筑外形不规则的双塔对气流有明显的改变且作用效果不同于常规矩形超高层建筑,配合楼层平面尺寸逐层缩小,有效缓和了竖向风荷载在建筑高度上的分布。受群体效应影响,在当前和未来周边建筑群两种工况下,双塔两个主轴方向基底等效风荷载结果变化明显;裙房高度风压分布变化尤为显著,给该处风机取风口的设置造成困难;塔楼竖向风压分布发生改变,影响了风机发电效率。因此设计时须考虑群体效应影响,合理选择风机取风口位置以避免周边建筑群体改变对风力发电的不利影响。

水电站深部洞室群应力恶化效应初探

结合新疆某水电站的深部洞室群稳定性研究工作,利用三维弹塑性有限元方法,详细研究了水电站3个洞室的应力场在开挖过程中的变化规律,发现了“洞室群应力恶化效应”,即后期的洞室施工对邻近洞室的应力场有恶化效应,加剧了前期开挖洞室的应力集中。这一规律的发现将对深部洞室群稳定性控制具有非常深远的意义。

地下水位循环变化时隧道开挖对群桩的长期影响研究

为解决地下水位随季节升降变化时隧道开挖对邻近桩基的长期影响难题,通过三维离心模型试验,研究了地下水位循环变化时隧道对群桩的长期影响。主要分析水位循环变化时地表长期沉降、桩顶长期附加沉降、桩身长期附加弯矩和附加轴力的变化规律。试验结果表明:在隧道附近,地下水位循环变化尤其是降水对地表长期沉降影响更为明显。地表长期附加沉降随着地下水位循环次数增加而增大,且呈衰减式变形,即使经过3次水位升降循环也不能稳定;桩基长期附加沉降显著,其附加沉降量占总沉降量的50%以上;前、后桩的长期附加轴力基本为正值,桩总轴力增加,对既有受压桩极为不利,附加轴力拐点位置及最大值有所区别;经过3次地下水位循环变化后,前、后桩桩身弯矩反弯点个数减少,但桩身最大附加弯矩均明显变大,当达到极限弯矩,桩身出现塑性铰,这对穿越厚软弱层地基中的既有受压柔性桩极为危险。

盾构施工对3×3群桩的沉降、变形及桩侧摩阻力的影响

利用有限元分析方法对盾构开挖对3×3群桩的沉降、变形及桩侧摩阻力的影响进行研究.当桩与隧道中心距离相同时,由于桩间土中附加应力叠加(群桩效应)的影响,隧道开挖引起的群桩中基桩的桩顶沉降大于单桩桩顶沉降;隧道开挖会引起群桩的竖向荷载在各基桩中重新分配,一般来说,中间桩的桩顶竖向荷载增加,边桩的桩顶竖向荷载减小;隧道开挖引起的群桩中各基桩的桩顶沉降主要取决于三个因素:基桩与隧道中心的距离、群桩效应的影响及基桩桩顶荷载的重分配;群桩基桩的水平位移主要取决于该基桩与隧道中心的距离,同时,由于承台的连接作用群桩中其它桩会增加或减小该基桩侧移;隧道开挖过程中桩侧摩阻力主要受到下面因素的影响:桩间土中附加应力叠加(群桩效应)、前排桩对中间桩及后排桩的桩侧摩阻力的保护(屏蔽效应)、桩顶荷载的重分配及桩身变形.

隧道开挖条件下2×2被动群桩遮拦效应的数值分析

文章采用两阶段法和数值模拟方法的分析结果,验证了应用整体数值模拟方法研究隧道开挖对邻近群桩的影响是可靠的。借助有限差分数值软件,通过采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则,建立三维数值模型,研究了砂性土中不同应力释放率、不同桩间距、不同桩长情况下群桩遮拦效应的变化规律。分析结果表明:隧道开挖时的应力释放对群桩的遮拦效应影响不大;除桩体沉降以外,群桩的遮拦效应系数曲线基本上随桩间距的增大而逐渐减小;群桩桩长差异的变化对群桩遮拦效应的影响情况比较复杂,不同指标在不同桩长情况下的变化规律呈现出一定的不协调性。

复杂群塔风荷载试验研究

介绍了一复杂群塔结构节段刚性测压试验概况和主要试验结果,讨论了结构典型部位风压分布的基本特征和结构风压分布的基本规律。试验结果表明,由于该结构由多个单体高耸塔结构组成,相互干扰严重,风压的分布相当复杂。根据风压试验结果得到了风力沿各塔高度的分布,并讨论了分布规律,进一步得出基底剪力系数和基底弯矩系数,分析了最危险风向,给出了用于结构设计的荷载建议。

盾构隧道侧穿高架桥桩基条件下群桩遮拦效应分析

为了研究土体c(黏聚力)、φ(内摩擦角)和桩隧间距X对群桩遮拦效应的影响,以合肥轨道交通1号线盾构隧道近距离侧穿高架桥桩基群工程为背景,采用三维数值分析方法,分析了盾构掘进过程中桩基的变形规律,得出以下结论:1)桩基的位移随着盾构开挖面的靠近逐渐增大,当盾尾离开桩基所在平面后逐渐稳定;2)土体的c、φ值对群桩桩基水平位移、竖向位移和轴力的遮拦效应影响比较大,c、φ值越大群桩遮拦效应越不明显;3)桩隧间距X对桩基水平位移和轴力遮拦效应影响较为明显,X越小桩体变形和受力越复杂,群桩遮拦效应越明显。

导洞施工中群洞效应对地表沉降的影响

导洞为PBA工法进行大型地铁车站施工的主要临时结构,具有距离近、个数多的特点。为研究多个导洞施工的群洞效应,采用三维数值计算模型,讨论了地表沉降影响随导洞的施工顺序、工法、施工间隔和台阶长度等因素的变化规律。以地表沉降为指标,采用正交试验方法进行4因素3水平的试验研究。极差分析结果表明,导洞的施工工法是影响地表沉降的最主要因素,而导洞的施工工序影响较小。导洞的施工间隔和台阶长度对地表沉降的影响并非单调函数,有最优值的存在。因此,可通过优化导洞间施工间隔和台阶长度来降低地表沉降。

隧道支护结构体系协同优化设计方法及其应用

隧道支护结构体系的设计方法是隧道围岩稳定性控制的基本需求,如何确定合理的支护参数是保证隧道施工安全的关键问题。为此,首先将协同学原理引入隧道支护设计,构建了隧道围岩协同支护系统,阐明了其系统组成、研究层次及表征参数;隧道围岩协同支护的核心为充分发挥支护—围岩系统、构件和要素的工作性能,从而产生协同增强效应,其特点为时机衔接、刚度匹配和变形协调,而其目的则是以最小的支护代价实现围岩稳定,本质上为多目标优化问题;进一步以围岩变形、支护受力和支护成本为设计目标,建立了基于分组加权的目标函数隶属度表征方法,据此提出了隧道支护体系多目标协同优化设计方法。将该方法在新建京张高铁八达岭长城站大跨过渡段进行应用,较之优化前支护性能利用率更高,设计更为合理,为隧道支护结构体系的优化设计提供了一种思路。

超大型冷却塔的群塔效应研究

在冷却塔结构设计中,群塔效应的影响关系到整个冷却塔平面位置的布置以及冷却塔本身的结构设计。不同的平面位置,群塔效应影响不同。在实际工程中,应尽量避免不利的平面布置,同时应充分考虑群塔效应影响。

巷道群掘进顺序对扰动效应影响模拟研究

以某煤矿专用回风巷、胶带机上山、回风上山组成的巷道群为研究对象,根据排列组合共设计6种掘进方案,分为3组,通过数值模拟研究不同的开挖顺序对掘进扰动效应的影响,对比分析了巷道水平应力场、垂直应力场、位移场的分布情况,得出了方案4为该矿非对称"品"字形巷道群最优掘进顺序,可为类似工程条件下的矿山巷道布置及隧道工程开挖设计提供一定参考。

大型冷却塔塔群效应的研究与探讨

风荷载对单个冷却塔的影响与集中布置的冷却塔影响有不容忽视的差异,通过冷却塔模型测压实验,研究实验满足的相似条件、塔表面的雷诺数效应模拟以及塔表面的风压分布的特征.在考虑群塔效应及在周围复杂建筑物场地条件下,提出实验条件、实验方法,得出群塔相对于单塔的风压影响系数.依据模型实验及研究成果,对群塔中心距按1.5d、1.8d及2.0d布置分别进行比较,优化总平面布置间距,并总结了群塔效应对冷却塔结构设计的影响.

相邻隧道扩挖施工影响分析

采用现场实测和数值计算方法,对乌鞘岭志留系地层板岩夹千枚岩地段左线隧道扩挖施工引起右线隧道的围岩状况和既有支护结构的受力变化进行分析。结果表明,两相邻隧道在不同施工阶段进行导洞开挖和扩挖前后存在一定程度的群洞效应作用,扩挖施工引起右线隧道向左线隧道产生了较小的侧移;在左线隧道扩挖后,右线隧道既有衬砌的接触压力、结构轴力和弯矩均有明显增大,但衬砌结构的安全系数均满足规范要求,处于安全状态。