不同因素导致的差异沉降对盾构隧道受力特性影响研究

盾构隧道在下卧地层软硬突变、局部堆载等因素影响下易产生不均匀沉降,可能诱发管片环间错台、螺栓断裂和接缝渗水等病害,危及隧道安全。然而,现有试验研究在隧道模型上多将纵向接头简化处理,难以反映盾构隧道纵向受力变形特性,对于隧道下卧软硬突变地层等工况的模拟也较为缺乏。为此,提出一种可同时模拟抗拉、抗弯刚度的“弹簧+螺栓型”接头,并以此接头制作可满足纵向力学性能相似的隧道模型,对盾构隧道进行下卧软硬突变、局部堆载等工况下的模型试验,进一步探明不同因素导致的差异沉降对盾构隧道的影响机理,并采用数值模拟验证了试验的可行性。研究结果表明:1)较单一地层而言,隧道下卧软硬突变时纵向沉降曲线呈现明显的非线性,其隧道沉降及差异沉降最值显著增大,软土侧隧道沉降较硬土侧更为显著,最大沉降、沉降差均出现在突变区软土侧衬砌处;2)下卧地层突变导致隧道横向收敛变形在纵向上分布不均,使软土侧衬砌收敛变形减小,硬土侧衬砌收敛变形显著增大;3)局部堆载对管片弯矩分布影响较小,对弯矩最值影响较大;4)下卧软土区隧道结构内力分布明显变异,隧道衬砌正弯矩区域显著增大,负弯矩区域略有减小,且弯矩最值提升显著。因此针对软硬突变地层,必要时在硬土侧隧道可采用粘钢法等方法提升衬砌横向刚度,以控制其收敛变形;软土侧隧道建议对管片进行螺栓复紧,并加强接缝防水,以减小下卧地层弱化对隧道结构产生的不利影响。

预制拼装综合管廊承插式接头扭转力学性能

为研究节段预制拼装综合管廊承插式接头扭转力学性能,利用ABAQUS有限元软件建立预制拼装管廊节段与土体纵向三维模型,对管廊正向扭转与反向扭转进行模拟,分析管廊扭转承插式接头应力分布规律,得到管廊承插式接头扭矩随横向差异沉降变化规律及管廊横向极限差异沉降量。研究结果表明:管廊节段正向扭转与反向扭转沉降量相同时,承插式接头应力、最大主应力与切应力分布规律基本相同。管廊扭转接头插口端侧壁应力较大,接头顶底板中间与腋角处应力较小,接头最大主应力集中在承口端侧壁距顶板外侧1 m处与插口端顶底板,接头切应力在顶底板中间与侧壁中间最小,向两侧逐渐增大至腋角处切应力最大。管廊承插式接头横向极限差异沉降为1.2 mm,管廊插口端极限扭矩与采用箱型截面计算的结果相差不大,工程实际中可采用箱型截面对管廊插口端抗扭设计。研究结果为预制拼装管廊安全运营提供科学依据。

浅埋黄土地层隧道在不同交角下穿既有地下管线的模型试验

为探究浅埋黄土地层盾构隧道施工下穿对不同特性地下管线的变形受力影响机制,依托河南省某公路隧道工程,以工程黄土为试验材料进行室内模型试验。通过设置3种管隧交角,研究两种接头刚度的非连续管线和连续管线的沉降、弯矩和管土接触压力变化规律,并在管隧正交工况下,研究不同地下管线的遮拦效应及地表沉降变形规律,得出预测管线沉降的拟合公式。结果表明:在3种管隧交角下,地下管线沉降存在3个阶段,在管线沉降集中区阶段低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene,LDPE)接头非连续管线的平均沉降增长速率是聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)接头非连续管线的2倍;管隧交角的减小,使得非连续管线的最大正负弯矩均减小,PVC接头非连续管线弯矩曲线由“W”形转变为“V”形;管隧交角和接头刚度对土压力变化曲线和峰值位置几乎无影响,土压力变化均呈“M”形;在管隧正交下,管线整体刚度越大对地表沉降抑制作用越显著,管线沉降与地表沉降呈指数关系。

武汉协和医院质子医学中心结构设计及关键问题

武汉协和医院质子医学中心的建设对结构专业设计提出了特殊要求。详细介绍了项目概况、设计条件,阐述了基础与地下室以及上部结构的设计要点,包括桩基选型、结构分缝、结构方案、大跨等特殊部位处理方法等。针对质子区结构设计,重点论述了沉降控制、振动控制、辐射防护、吊装孔设计等关键问题。设计时通过合理设置结构缝、优化桩基础设计、采用大厚度墙板和重密度混凝土、设计特殊预制梁等措施,较好地解决了上述问题;并运用环境调研、数值模拟、现场实测等方法,取得了良好的效果;结构设计能够满足质子医院的建筑功能需求和特殊工艺要求。

电力隧道渗漏水成因分析及治理措施研究

电力隧道内电缆数量较多,电缆及其他电力设施对水非常敏感,如果积水淹没电缆(尤其是电缆接头部位),可能会造成事故和损失。文章详细分析了暗挖、盾构等结构形式隧道的渗漏水成因,对管片、环梁、沉降缝、墙体及管孔等部位渗漏水治理措施进行研究,提出了针对性的治理建议并进行了试点应用,为电力隧道渗漏水治理工作提供参考。

圆形地连墙接缝刚度弱化对地面沉降的影响

目前,在土岩组合地层中深大圆形竖井的设计和施工方面经验尚缺。为了确保罗田水库—铁岗水库输水隧洞深78 m、直径34.9 m的圆形竖井施工安全和顺利进行,采用大型有限元软件ABAQUS建立了精细化的三维弹塑性有限元数值模型,分析了地连墙施工过程中周边地层的变形特性。通过将是否考虑地连墙接缝刚度弱化的数值计算结果与实测值进行比较,探究了地连墙接缝刚度弱化对墙顶、地表和箱涵的沉降影响。研究结果表明:对于距离竖井较近的地面、箱涵及地连墙墙顶的沉降,考虑地连墙接缝刚度弱化的数值计算结果与实测值的最大平均相对误差分别为10.11%,1.728%和16.49%,较为相符;而接缝刚度无弱化的数值计算结果与实测值的最大平均相对误差为83.02%,3.395%和139.6%,相差较大。研究结果可为超深大直径竖井及地连墙设计提供参考。

上海地铁运营线路隧道变形分析及研究

本文选取上海地铁2号线隧道变形较为典型的区段,根据实测数据、变形趋势、外部环境进行综合分析,形成完整分析方法和手段。基于历年的监测经验,分析区域变形的具体原因,为隧道的变形整治提供参考建议,也可以为同行业提供适合、实用的分析方案。

洪涝灾害预警时期的应急人员安置与物资配送联合优化

严重的洪涝灾害威胁着受灾地区的居民生命安全,及时的人员安置与物资保障有助于降低自灾害带来的负面影响。本研究对洪涝灾害预警时期的人员安置与物资配送两项工作进行共同考虑,由人员安置方案确定各地的物资需求量,作为物资配送优化的基础,最终得到一套联合工作方案。本研究以人员转移时间最短、人员未转移惩罚最小、物资未满足比例最低为目标,建立了该问题的数学模型。在时间划分上,本研究将应急物流工作的时间划分为多个等长的周期,并将每个周期划分为一段工作时间和一段休整时间。在工作时间内,车辆可以连续进行多次行程,以实现载具的最大化使用;在休整时间内,车辆不开始配送任务,以此应对计划外耗时带来的影响。最后,本研究基于安徽省阜阳市的蓄洪区位置构造算例,并使用遗传算法对算例求解,通过对比“联合优化”方案与“就近安置”方案,证实了人员安置与物资配送的联合优化能够让应急工作在整体上达到更好的效果。

某建筑物沉降突变原因分析及对预制管桩工程相关问题的反思

通过对某建筑物沉降突变的后果呈现和原因分析,印证了基桩上浮的可能性和危害性。为有效检出上浮桩,对抽样检测的可靠度进行了理论分析,计算出在各种情况下的漏检概率。另外还以本工程为例讨论了低应变法的有效检测深度问题,从而对现行规范中的检测方法和抽检数量提出了修订建议。最后,为减小基桩上浮现象,对接桩质量、收锤标准、挤土效应等问题提出了相应的质量控制对策。

淤积-潮汐耦合作用下沉管隧道接头变形特征研究

重点研究了循环荷载耦合下沉管隧道接头的变形特征。通过建立管-土相互作用模型,将隧道简化为Timoshenko梁模型,将地基简化为Kerr地基模型,同时考虑基床系数随时间变化,建立管节-接头理论模型,分析接头处转角和挠度差。对比荷载叠加和荷载耦合两种不同加载方式下沉管隧道接头变形问题,讨论淤积荷载引发的结构变形在总变形中的贡献比例,以及适合分析运维期接头变形问题的理论解析方法。与ABAQUS数值计算结果进行比较,说明方法的适用性。以甬江沉管隧道实测数据对比分析表明:循环荷载耦合作用下对沉管隧道的动力响应影响显著,大于由单个荷载引起结构变形的叠加。淤积荷载引起的沉管结构变形占据耦合荷载导致变形的75%~125%,提出的理论模型可以很好地分析实测沉降结果,验证了提出理论模型的有效性。

预制拼装综合管廊承插式接头剪切力学性能研究

为研究预制拼装综合管廊节段剪切工况下承插式接头力学性能,本文建立地下预制拼装综合管廊土三维数值模型,通过对管廊节段施加位移荷载模拟顺剪与逆剪,分析承插式接头应力分布规律,最后建立沉降量与接头剪力的关系,得到接头极限承载力与极限错台位移。结果表明:预制拼装综合管廊节段剪切造成管廊接头内侧受压外侧受拉,接头插口端应力分布在竖向侧壁,承口端主要由顶底板两侧受力,承插式接头最大主应力集中在承口端侧壁顶部外侧1 m处及插口端的底板;管廊节段顺剪接头剪力随沉降增大而减小,逆剪接头剪力随沉降增大而增大,承插式接头顺剪与逆剪工况极限剪应力分别为407 kN和512 kN左右,研究结果可为预制拼装综合管廊安全运营提供科学依据。

复杂环境下截污渠沉降缝变形渗漏处理

以珠海某截污渠沉降缝出现变形后,需在有污水涌入截污渠的复杂环境下进行变形渗漏处理为例,参考面板堆石坝面板垂直缝止水设计并充分考虑施工环境的复杂性后提出变形渗漏处理措施。对截污渠变形渗漏进行处理后,未发现有错位、裂缝及漏水现象产生,变形处理措施得力,收到了预期效果。通过变形渗漏处理措施的研究,以期为相关水利工程的维护工作提供借鉴和参考。

富水细砂地层盾构斜向超近距下穿双洞双线暗挖站施工技术

为研究富水细砂地层某盾构区间斜向超近距下穿施工对既有地铁站变形的影响,文章以临近既有地铁站暗挖段的新建地铁盾构区间工程为背景,对地铁盾构区间工程施工进行设计,并用MIDAS计算分析程序对富水细砂地层盾构斜向超近距下穿既有地铁站施工过程进行数值计算分析。总结了盾构斜向超近距下穿施工过程中既有地铁站位移变化特征;研究了既有地铁站明暗挖交界处变形缝差异沉降规律;分析了既有地铁站轨道沉降变化趋势;整理施工监测数据结果并与模拟计算趋势比对,变化规律基本一致,侧面印证了仿真计算的准确性。

中美污染场地治理责任分摊制度的比较研究

不论中国或者美国,多个责任主体造成场地污染的现象并不少见。我国《土壤污染防治法》没有规定连带责任,原《侵权责任法》与《民法典》在一定程度上肯定在污染场地治理中适用连带责任。美国《超级基金法》规定了宽泛的责任主体。在责任主体确定后,联邦环保署会对一些责任主体提起追偿费用之诉,责任主体承担的是连带责任,责任主体可能最终支付的数额将远远超过其责任份额,可以向其他责任主体寻求分摊,法院多采用戈尔因素在责任主体间公平分配治理责任。存在多种因素影响责任主体分摊请求权的行使,具体包括特殊责任主体免责、责任主体与政府之间的和解、责任主体之间的和解、孤儿份额的存在等。中美两国污染场地治理责任分摊制度既有相同点,也有不同之处。美国的分摊实践对我国也有一定的启示。

地基不均匀沉降引起框架梁板裂缝的分析与处理

某沿街底框商住楼,由于局部地下管道渗漏,基础未设置沉降缝,地基基础不均匀沉降引起局部框架梁板出现不同程度的裂缝。根据裂缝产生的原因分析,反向思维,采用迫降法先处理局部地基基础,待地基基础稳定后,再对出现裂缝的上部结构构件进行加固处理。结果表明,有针对性的处理措施,方法简单、花费较低、收到较好的处理效果。

广州南沙某综合体项目无缝结构设计

广州南沙某综合体项目包含一栋高249.5m的办公塔楼和与之相连的商业裙房、地下室,整个结构不设结构缝。首先针对项目中结构缝的影响进行全面、细致比选,通过重点分析塔楼和裙房作为一个整体在地震作用下的受力特点和相互影响,找出结构的关键抗侧构件和薄弱部位,对其进行合理加强,保证结构的抗震性能。结合项目分期开发、塔楼分两次施工的特点,详细计算并严格控制塔楼和相邻裙房结构的沉降差,通过采用超前止水带、保留时间达到3~5年的后浇带等措施,取消沉降缝。提出平面尺寸超过240m的商业裙房结构不设伸缩缝的结构计算和构件配筋加强方案,量化温度作用对结构经济性能的影响。

隧道沉降缝中埋式和可卸式防水构造试验与数值模拟对比分析

为了探寻替代中埋式止水带的复合防水构造,对中埋式+背贴式和可卸式+背贴式2种试件进行了力学试验,并通过数值模拟分析了沉降缝宽20、25、30 mm时2种试件的力学性能,得到了荷载-竖向位移曲线。研究结果表明:沉降缝宽25 mm的试件极限承载力和最大抗剪强度均最大;防水构造形式相同、沉降缝宽不同时,极限竖向位移值差别很小,当缝宽相同时,可卸式+背贴式试件的极限竖向位移值普遍大于中埋式+背贴式试件;3种不同的沉降缝中,中埋式+背贴式试件的力学性能差异更显著,而可卸式+背贴式试件的力学性能差异较小。

沉管隧道接头型式发展及变形机制研究进展

在沉管隧道建设中,基础不均匀沉降容易使沉管隧道发生差异变形,进而严重威胁沉管隧道的安全稳定性。因此,如何分析、控制基础不均匀沉降对沉管隧道使用安全和运营寿命的影响,是建设沉管隧道必须面对的难点和挑战。首先总结沉管隧道建设的发展和沉管隧道接头的特征;其次,概述当前通过模型试验、数值模拟和理论解析已取得的研究进展,研究结果反映了目前沉管隧道在控制变形方面的发展水平,但在接头精细化模型以及复杂地质条件下沉管隧道全寿命研究方面尚存在不足;最后,建议在有限元的研究基础上开展多场多尺度的精细化耦合分析,并针对复杂地基特性提出考虑地基随循环荷载-时间变化的沉管隧道受力变形分析方法。

新旧拼宽空心板桥湿接缝受力性能分析及提升措施

为了研究新旧拼宽空心板桥湿接缝的受力性能以及提升措施,选取有代表性的空心板桥为研究对象,分别从湿接缝刚度、构造形式等进行研究。结果表明:车辆荷载作用在新旧拼宽桥中间区域时,对湿接缝受力更为不利,可能导致开裂,并且超载影响较大,当超载100%时,横向拉应力增大了50%~80%;新桥侧不均匀沉降会在湿接缝区域产生较大的横向拉应力,同步沉降的影响大于线性沉降,线性沉降不应超过8 mm,同步沉降不应超过4 mm;增大湿接缝刚度可提高新旧拼宽桥梁的整体工作性能,改善新旧桥主梁受力;在湿接缝底部与空心板连接部位设置倒角,可减缓应力集中现象,当倒角深度取为60 mm,深度与长度比为1∶2,连接段圆弧半径为200 mm,湿接缝厚度为340 mm时,湿接缝受力相对较优;旧桥边梁支座采取低刚度支座可有效降低湿接缝区域应力,当支座刚度降为原刚度的50%时,可达到较好效果,并且从支座橡胶材料、支座构造优化等角度提出低刚度支座设计方案。

某大型土石坝坝脚挡墙变形机理分析

常见土石坝坝脚挡墙变形破坏机理主要有地基承载力不足、地基不均匀沉降、温度效应或自身抗滑(倾)稳定性不足等。某项目土石坝坝脚棱体排水改为挡墙后,挡墙变形特征与常见起因均不相符,变形仅在挡墙伸缩缝处可见,伸缩缝呈张开、闭合或错位等变化。研究发现,伸缩缝变形是因坝体固结沉降导致挡墙产生水平位移,并与相邻挡墙间形成水平位移差有关,位移差越大变形越严重;同时挡墙水平位移大小与坝截面高度、坝基所处水文地质条件等相关。土石坝下游棱体排水改为重力式挡墙后,除按规范要求设计计算外,还应计算挡墙间水平位移差,并考虑挡墙位移、排水不畅对坝体下游排水系统的影响。研究结果对正确分析坝脚挡墙变形机制和挡墙抗滑设计具有较好的参考价值。