城市浅埋隧道的病害整治

结合南京鼓楼隧道工程实例,重点论述了复杂地质条件下浅埋城市隧道大规模维修加固的工程概况,分析了隧道的病害及原因,开展了隧道加固方案、结构的力学计算及渗漏水的综合治理研究工作,提出了有效的设计方案和加固措施。该隧道竣工后使用三年以来的实践表明:采取增设钢筋混凝土壁板拱的措施有利于加强隧道结构的受力,使其长期变形趋于稳定,提高了结构的安全及耐久性;新增壁板拱起到结构防水壳及防水通道的作用;对隧道原初期支护和二次衬砌间隙采取注浆充填及其他防渗漏、抗裂缝措施,其效果显著。这次维修加固设计与施工的成功经验对今后类似工程具有一定的借鉴作用。

内套拱圈加固法在石拱桥加固中的应用研究

参照拱圈上增设拱圈叠合受力加固法新设拱圈厚度的确定方法,对拱圈下内套拱圈厚度的确定提出设想,对拱圈安全厚度提出建议和确定方法。通过对烟台市界河石拱桥的损伤病理诊断,提出相应可行的加固方案,并将其应用于界河石拱桥的加固中,最后对方案实施的保证措施及取得效果做了简要说明。

日光温室边际土壤温度试验及模拟研究

以内蒙古标准"三立一坡"型日光温室为研究对象,对距离南侧边际0~350cm,深0~55cm范围内的土壤温度进行实测,绘制了有内拱棚以及无内拱棚测试土壤层温度特性曲线,并分析了土壤温度边际效应随外界环境变化的规律,同时建立一种含有内拱棚的日光温室南侧区域土壤温度计算模型。结果表明:除南侧边际10cm测点外,内拱棚的增加对5cm土壤层温度平均提升1.7℃左右,对25cm处土壤层温度平均提升1℃左右,而对于深度55cm处的土壤温度几乎没有影响。在距南侧边际70cm处增加内拱棚,不仅有效推迟边际界点内移,而且当室外温度降至均值-18℃,含拱棚的日光温室边际界点比不含内拱棚的小于60cm左右。采用Gambit建立模型,运用流体力学CFD(computational fluid dynamics)模拟含内拱棚不同土壤层温度,此模型能够较准确的模拟日光温室南侧边际不同层土壤温度,为种植作物提供有效理论依据。

新广州站索拱结构性能研究

研究目的:新广州站房屋盖主要采用内凹式索拱结构形式,为全面了解和掌握索拱结构的受力性能及可能产生的5种影响,为施工图设计提供依据,特对此进行研究。研究结论:索拱采用两端弹性支座,拉索至拱身的高度h=0.6H,拱身截面取650×25时,索拱的受力综合性能较好;计算选取的2种索截面对索拱的受力影响不大;适当加大索的初始张拉力,有利于改善索拱结构在承受向上荷载的受力性能。总之索拱结构在向下的荷载作用下受力形式较为合理;但在向上的荷载作用下,拱身弯曲应力较大,支座水平反力增加,索拱变形也加大,拉索可能松弛。但可通过合理选择支座类型。

隧道压力拱与围岩变形关系

压力拱是隧道工程开挖后围岩的自承载现象,对隧道稳定有着重要意义。通过数值分析可以发现,压力拱拱体内的岩体变形增长缓慢,压力拱内边界与隧道之间的岩体变形急剧增加;压力拱内边界越靠近隧道,隧道的变形量越小;压力拱厚度小,外边界处的变形也相对较小。在节理倾角分别为30°和60°及不同的节理间距条件下,压力拱位置、形态及拱体厚度均有所变化。

圆形地下连续墙支护深基坑结构受力特点及对比分析

结合外径73m、壁厚1.5m、深61.5m、开挖深度45.5m的圆形地下连续墙支护基坑工程实例,介绍了圆形基坑支护结构的受力特点,对比分析了影响结构受力的诸因素及其敏感程度。所得结论为此类型基坑支护结构设计和施工提供了理论依据和实践参考。

挡土拱圈的内力和变形计算

本文提出一个计算挡土拱圈内力和位移的非线性共同作用方法。工程实例的计算表明，该法是实用而有效的，为得到合理的挡土拱圈结构形式提供了有力的计算手段。

季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀特征分析及治理

为厘清季冻土区临水内、外拱护墙结构冻胀平位移冻害机理,测试隔离层防冻害装置的有效性,在20101110—20110531、20131110—20140531、20171110—20180531三个观测年内,以长春某湖泊临水内、外拱护墙结构为研究对象,选择内、外拱护墙结构和设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构三者相对比,用钢尺量距法观测三者寒期的平位移状态。结果表明:内拱护墙结构出现倾斜、裂缝导致的内向冻胀平位移冻害,其内向平位移曲线随气温均呈"半驼峰型",对应观测年持续降温—持续低温—持续升温—正温时段,内向冻胀平位移呈减小—增大—减小—稳定残余的位移运动,诱因是平冻胀应力的生成—增长—减弱—消失作用;外拱护墙结构出现较小的外向冻胀平位移,外向冻胀平位移曲线均呈"波浪型",无冻害发生,冰凸拱平冻胀应力推动外拱护墙结构压缩冻土凹拱形成外向冻胀平位移,冻土凹拱限制了外向冻胀平位移发展;设隔离层防冻害装置的试验内拱护墙结构未发生平位移冻害,其内向冻胀平位移较自然冻胀的内拱护墙结构减小83.92%,较外拱护墙结构减小51.74%,表明隔离层防冻害装置防治冻胀平位移冻害有效。

隧道侧方基坑对隧道上方围岩压力拱的影响

现有关于基坑开挖对邻近隧道影响研究多是从位移变形和地表沉降直接探测其影响,鲜有研究从围岩“压力拱”来分析基坑对侧方隧道上方围岩稳定性影响。基于应力路径法原理,运用ANSYS有限元数值模拟,从既有基坑对新建隧道与新建基坑对既有隧道两方面,研究基坑不同深度、不同宽度、不同基坑与隧道之间的净距3个因素分别对侧方邻近隧道及上方围岩压力拱内外边界的影响规律。结论如下:既有隧道上方压力拱内外边界受侧方新建基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度低于新建隧道受侧方既有基坑不同深度、宽度和净距的影响敏感度,且敏感度相差最大的影响因素是基坑宽度。引入内边界增加值Δh,用于计算隧道在基坑影响下增加的竖向均布荷载,并判定上方围岩是否成拱,重新确定隧道深浅埋高度,并列出一定参考值。该研究可为隧道邻近基坑施工时的稳定性和安全性研究提供参考借鉴。

拱形跨越管线边值问题的数值解

以圆弧拱跨越长输管线为研究对象,考虑当存在内压、温度、风载荷及自重时的非平面弹性大变形问题,以Kirchhoff理论为基础,考虑中心线的拉伸变形及变形的非线性,通过打靶法求出管道力学特性的非平面边值问题的数值解,绘出了内力与变形沿管长的分布,并与只考虑线性小变形用力法得到的内力结果进行比较,发现当存在较大位移时,用力法计算的在主坐标系内的x方向的剪力与弯矩远比精确值要小,而z向的轴力与扭矩及y向的弯矩比精确值要大。此结果可对长输管线的设计提供理论依据。

围岩自调节成拱特性的实验与数值分析

本文在围岩应力分析的基础上,通过物理实验模拟和数值计算,分析了由于隧道开挖后应力变化引起的围岩自调节成拱的特性及相关影响因素作用下的压力拱成拱规律。在本文中,将压力拱内边界距洞口的距离和拱体厚度作为判定压力拱成拱和评价围岩稳定的参数。当内边界靠近隧道洞口,围岩基本稳定;压力拱的厚度小意味着需要较少的岩体来承担拱体自身和其上岩体的荷载。在此基础上,运用平面应变相似模拟实验模拟隧道开挖过程,对开挖过程中洞口周围应力升高区进行了观察和分析,明确了压力拱的成拱,以及随着距离洞口越近变形增加的幅度越大等现象。运用数值分析发现,随着节理的间距的减小,压力拱内边界靠近洞口,压力拱厚度增大;在2组节理围岩中,节理倾角分别为30°和60°时,成拱最不利;而节理的黏结强度对压力拱成拱的影响程度与节理摩擦角的大小相关联,摩擦角大于20°时,节理黏结强度对压力拱成拱影响甚微。

有限元内力法求解拱坝等效应力

提出了拱坝等效应力分析的有限元内力法。该法首先按常规方法建立拱坝及地基在外荷载作用下的有限元平衡方程,求解结点位移和单元应力,然后将坝体分解为拱系和梁系,根据拱和梁的内力平衡条件求解指定截面上的约束内力,并进而求解相应截面上的内力(弯矩、轴力、剪力等)和坝体内任一点的等效应力。文中推导了相应的计算公式,并对典型的圆筒拱坝分析了径向网络尺寸对等效应力计算结果的影响,从而说明了该方法的正确性。

双连拱隧道内轮廓优化设计模型及其应用

从双连拱隧道结构设计的全局出发,提出了3种双连拱隧道单洞常用内轮廓形状(单心圆、坦三心圆及尖三心圆)的优化选型计算方法,建立了以路面以上开挖面积最小为目标函数,以满足限界、通风、受力等要求为约束条件的优化模型,并采用简易复形法对其进行了求解。运用建立的优化模型及编制的计算机程序对某工程实例进行了计算比较,结果合理,表明其可行性及有效性。

大跨度三联拱隧道下穿建筑物施工方案的研究

研究目的:南京市轨道交通1号线南延安德门—宁丹路区间,在左、右行车线两侧引出车辆段出入段线形成了三联拱大跨度隧道,且线路下穿5层楼房,该段结构设计复杂,施工分步多、工序转换多,施工开挖安全与其地面上方的五层楼房使用安全问题十分突出。三联拱隧道多采用分部开挖施工,然而采用不同的开挖和衬砌步序,对地层和上部建筑物的影响不同,因此,分析研究既保证施工安全又对楼房影响最小的施工先后步序是该段的关键技术。研究结论:通过对三联拱地段下穿5层楼房段的5种不同施工工序方案进行模拟分析,比较各方案引起的地层沉降和结构内力,得出中导洞法开挖,侧洞衬砌先行,再施做中间隧道的方案相比侧洞开挖、中导洞开挖、侧洞衬砌、最后施做主洞等其他几种方案,其对地层和楼房桩基底沉降最小,支护结构内力也最小,是5种方案中最优方案。

住宅CAD系统中内壁、外壁及垂壁面生成技术

介绍住宅ＣＡＤ系统中房屋的内部墙壁面、外部墙壁面以及垂壁墙壁面的生成技术。并讨论内部及外部墙壁面与门、窗位置的关系，较好地解决了内部墙壁与外部墙壁之间门、窗端点位置的统一性问题。另外还着重讨论了圆拱形垂壁的面生成技术。

盾构出洞冻结加固拱棚结构内力分析

将盾构出洞冻结法加固拱形结构近似为单心固定无铰拱模型,并对模型进行内力计算和验算,验证了无铰拱模型是该类工程一种可行的计算简化模型,为类似工程设计提供参考。

双曲拱桥拱上建筑联合作用的研究

双曲拱桥拱上建筑结构在一定程度上要参与拱圈受力,在以往设计这类拱桥时,限于计算手段,未做空间结构分析。对于在役的双曲拱桥,为客观评定其实际承载能力,合理计算拱上建筑的联合作用,具有现实意义。该文以拉林河双曲拱桥为依托,应用MIDAS有限元分析软件,采用梁格法建立了双曲拱桥的空间计算模型,分析了在拱桥矢跨比、腹拱矢跨比一定的条件下,腹拱圈刚度、立柱刚度以及拱圈截面纵桥向的位置对联合作用的影响。

双联两铰拱涵墩台与顶拱联合作用的内力计算

将双联两铰拱涵的墩台与拱顶视为一整体结构，考虑墩台与顶拱的协同效应，在文克尔假设基础上，根据力法原理提出了双联两铰拱涵整体结构内力计算的新方法。实例计算表明，本方法不仅揭示了拱顶破坏的机理，且使拱顶设计合理，墩台体积明显减小。

金旗山小净距隧道施工技术要点

位于福建省京福高速公路上的金旗山隧道是一座典型的双线双洞、小净距公路隧道 ,其双洞中心线间距为 17.5 19m。文章以该隧道为例 ,介绍小净距隧道的洞身开挖和施工顺序以及中夹岩柱加固、锚喷支护、监控量测等关键工序的施工方法和技术要点 。

模块化内嵌分支支架形态特征对支架内血流动力学的影响

目的基于模块化内嵌分支支架(modular inner branched stent graft,MIBSG)的参数化模型,研究该支架形态特征对术后支架内血流动力学特征的影响。方法求解血流和MIBSG相互作用的流固耦合模型,分析分支支架的分支角度和管径对支架内血流动力学特征影响。结果随着分支支架与主动脉弓支架之间的角度增大,分支内的血流量降低,受到的应力和产生的位移增大。分支支架的管径减小,血流量灌注会显著下降,应力和位移却先增大后减小。结论MIBSG形态变化不仅影响分支支架的血流灌注率,还会影响支架所受应力和产生的位移。临床上使用该类型支架治疗主动脉弓部病变前,需要在手术预案中根据实际情况充分考虑支架的走向和扭转。