北京地铁薄壁地下连续墙基坑变形规律统计分析

[目的]地下连续墙(以下简称“地连墙”)厚度对基坑变形量与变形模式的影响较为明显,尤其是薄壁地连墙对于基坑开挖和坑边荷载十分敏感。因此,有必要对北京地铁不同壁厚的地连墙基坑变形规律进行研究。[方法]以北京地铁6座薄壁地连墙车站基坑工程为例,使用统计学方法对其地面竖向变形、地连墙墙顶竖向变形、地连墙水平位移及钢支撑轴力的监测数据进行统计分析。[结果及结论]薄壁地连墙基坑的地面变形可分为隆起-沉降型和沉降型两种,且地面变形中隆起变形的占比较高。土方开挖阶段,地连墙呈快速隆起趋势,开挖结束后墙顶隆起值产生小幅回落,并最终达到稳定值。根据地连墙变形特征,将其分为正常抛物线型、荷载抛物线A型、荷载抛物线B型3种类型。地连墙最大变形位置一般处于0.50H~0.85H(H为基坑深度),累计变形量集中于10~20 mm。第1道钢支撑轴力变化特征较为明显,其曲线可分为快速上升、快速下降、缓慢下降、快速上升4个阶段。

薄壁地下连续墙在深基坑支护中的应用

本文论述了薄壁地下连续墙在深基坑支护应用中的设计计算方法、施工工艺、挡土防渗效果和经济效益， 并应用工程监测成果， 对计算进行了验证对比。射水法建造薄壁地下连续墙， 其施工方法简单、施工速度快， 对周边影响小， 是一种安全可靠且造价较低的支护形式。

旋流池半地下连续墙筒形结构内力变形分析

基于弹性薄板理论,推导出旋流池开挖过程中一种新的围护结构半地下连续墙,在侧向水土荷载作用下的变形和内力方程.根据理论公式,系统地分析了端部自由和端部固定两种边界条件下旋流池半地下连续墙筒形结构的变形和内力特点,并分析了各参数包括筒壁厚度、直径、高度和模量对其内力和变形的影响.研究结果表明,旋流池半地下连续墙围护结构在侧向水土荷载作用下的内力主要以环向压力为主,弯矩和剪力值除在端部较大外,其余位置都较小;当端部固定时,最大变形值出现在中部靠下的位置,变形值总体上较小;在各种影响因素中,旋流池半径对筒壁的内力和变形影响最大.最后,对旋流池半地下连续墙筒形围护结构的设计计算提出了建议.

横隔板及几何特征对钢箱梁畸变效应的影响

研究目的：由于钢箱梁的顶、底板及腹板均较薄，在偏心荷载作用下，截面变形易引起畸变应力而导致局部屈曲和腹板压皱等现象。工程应用上，在梁内设置一定数量的横隔板来约束钢箱梁的畸变变形，以求减少钢箱梁畸变效应。此前已有少量文献就横隔板对钢箱梁的畸变效应进行过研究，但未对钢箱梁在不同的隔板数量、高跨比、宽高比下进行综合分析，使其成果具有一定的局限性。因此，本文在此基础上通过有限元软件就简支钢箱梁的畸变效应进一步分析，并提出了横隔板的数量及箱梁的几何特征参数对钢箱梁畸变效应的影响。研究结论：（1）当箱梁为窄箱梁，即宽高比约等于1．5时，箱梁跨中畸变翘曲最大正应力随横隔板数量增多而增大，此时跨内横隔板设3～5道为宜；（2）当箱梁为宽箱梁，即宽高比约等于4．5时，箱梁跨中畸变翘曲最大正应力随横隔板数量增多而减小，此时跨内横隔板的设置9道为宜；（3）计算结果对同类桥梁的设计具有参考价值。

横隔板对薄壁钢箱梁扭转效应影响分析

为了探索薄壁箱梁在发生扭转时横隔板对截面畸变效应和约束扭转效应的影响,提出了一种简便的有限元分析方法。该方法不需施加单独的畸变荷载而直接施加集中外扭矩,依据畸变会产生截面横向框架弯矩和约束扭转在无荷载作用梁段不产生翘曲正应力的特点分析畸变效应大小。采用两端固结梁作为算例分析。分析得出乌曼斯基理论与Ansys计算结果一致,并通过有限元计算,得出横隔板间距小于L/20时(L为跨度),截面横向弯矩M2和无荷载梁段的正应力均为0,即畸变效应可以忽略;而且横隔板布置增多使得约束扭转产生翘曲正应力增加,并大于理论计算值;畸变效应产生的剪应力流大小纵向分布比约束扭转的分布均匀;横隔板很薄时存在较大畸变效应,但高厚比取250(厚12 mm)时,畸变效应便可忽略。

开洞对冷弯薄壁管桁架组合墙体抗剪性能的影响研究

为了获悉开洞对冷弯薄壁管桁架组合墙体抗剪性能的影响,通过ABAQUS程序建立了冷弯薄壁管桁架组合墙体的有限元模型。研究参数为蒙皮效应、开洞位置和开洞率。计算模型采用塑性壳单元,考虑了几何非线性和材料非线性的影响,各部件的自攻螺钉连接采用点与点接触耦合模型模拟。通过与冷弯薄壁管桁架组合墙体试验的水平荷载-水平位移关系曲线和破坏模式的比较,验证了组合墙体有限元模型的准确性,揭示了开洞对冷弯薄壁管桁架组合墙体抗剪性能的影响。研究表明:冷弯薄壁管桁架组合墙体的抗剪性能与OSB板的蒙皮效应、墙体的开洞率和开洞位置有关;蒙皮效应越好,洞口面积越小,抗剪性能越好。

横隔板设置对薄壁钢箱梁畸变效应影响研究

基于大型空间有限元程序Ansys10.0,利用箱梁分析常用荷载分解法,对薄壁钢箱梁在偏心荷载作用下不同数量横隔板的设置对薄壁钢箱梁畸变效应的影响加以分析,并重点考察畸变效应下薄壁钢箱梁的横向畸变位移、畸变挠度、纵向翘曲位移以及翘曲正应力的分布情况,可得到横隔板设置的密度对薄壁钢箱梁畸变效应影响曲线图。

蒙皮支撑冷弯薄壁密肋结构静力性能分析

由于冷弯薄壁密肋结构构件尺寸较小且自重较轻,因此在风荷载作用下结构易发生破坏。本文利用有限元程序ANSYS对有蒙皮支撑的冷弯薄壁密肋结构进行了考虑几何非线性的有限元分析。结果表明,考虑蒙皮效应时结构空间整体性较好,在水平荷载作用下,结构的应力、变形及内力均有较大改善。在此基础上,对采用冷弯薄壁型钢密肋结构的某变电所二层小室进行考虑蒙皮效应的有限元分析,以期得到可供工程实践中考虑蒙皮效应设计的建议。

隔板式曲线组合梁施工阶段开口薄壁钢梁受力特性研究

在无支架施工中,隔板式曲线组合梁的承载结构为曲线开口薄壁钢梁。以横隔板数量N及跨度与曲线半径的比值(跨径比)为参数,对5片试验梁进行混凝土浇筑过程中的模型试验,并基于M/r法,采用ANSYS软件分析曲线开口薄壁钢梁在混凝土湿重作用下的受力特性。结果表明:在混凝土湿重作用下,曲线开口薄壁钢梁的竖向位移、径向位移、切向应力及翘曲正应力与弯曲正应力的比值(应力比)均随均随跨径比的增大线性增加,随横隔板数量N的增加非线性减小,N从0块增加到3块的过程中变化较大,之后变化较小;端横隔板和跨中横隔板对曲线钢梁的弯扭效应影响最大;跨径比是反映曲梁受扭程度的一种显性指标,应根据应力比限值考虑跨径比的大小来确定曲线开口钢梁的横隔板。

跨越多檩条蒙皮体抗剪性能的实验研究

本文采用了悬臂梁实验方案，对跨越多檩条蒙皮体的抗剪性能进行了实验研究，研究了檩条数量对蒙皮体抗剪强度的影响以及蒙应体在受剪时的变形情况，提出了跨越多檩条蒙应体非对称受力模型的概念．

薄壁直线箱梁仿真分析的板段元方法

针对现有计算方法无法准确反应箱梁断面框架受力特征的缺陷,提出一种新的板段单元分析法。该方法基于Kirchhoff直线法假设,在已有箱梁腹板、翼板刚度方程基础上,准确考虑横隔板对结构整体受力的影响,相对粗略考虑横隔板自身的应力变化规律,提出新的横隔板元位移模式,从而建立完整的箱梁板元分析列式。算例分析表明:该方法可正确模拟箱梁纵向正应力受横隔板的影响规律,即较好地反映横隔板对箱梁翼、腹板的弹性支承效应;与通用有限元精细模型相比,在相同的计算精度要求下,板段元法所需的自由度少得多,极大地降低了仿真分析的计算量。板段元法适用于其他断面形状的箱梁结构或肋板式结构,也可用于斜交箱形直梁的分析,具有较好的适用性。

基于数学模型与渗流模型研究薄壁混凝土防渗墙的防渗效果

根据工程地质资料,在相同的边界条件下建立渗流模型,经过计算、试验,验证了数学模型与渗流模型的一致性,在此基础上进行不同的洪水位的渗流试验,确定现场注水试验的有关参数后,在工程现场选择典型试验段进行注水试验.试验结果证明:各种洪水位情况下防渗墙的防渗效果满足设计要求.

YZD300型液压薄壁地下连续墙抓斗的研制

介绍了YZD30 0型液压薄壁地下连续墙抓斗的性能参数。

轴向载荷下蜂窝填充薄壁锥管的吸能特性

基于数值仿真和台车冲击实验,研究轴向载荷下隔板、蜂窝填充对薄壁锥管变形模式、吸能性能的影响。考虑填充蜂窝尺寸影响,提出蜂窝分段均匀填充结构和梯度蜂窝填充结构2种改进方案,并分析其吸能特性。研究结果表明:在轴向载荷下,薄壁锥管、加隔板锥管、蜂窝填充带隔板锥管这3种结构的吸能量分别为73.2,133.2和221.0kJ;隔板的增加使薄壁管的吸能量增加82.0%,填充蜂窝和隔板的增加使薄壁管的吸能量增加201.9%;由于蜂窝与薄壁管的相互影响,与原始蜂窝填充吸能结构相比,改进结构C1和C2在轴向冲击下的吸能量分别提高21.1%和24.3%;隔板与蜂窝的共同作用可以提高薄壁锥管的吸能量,同时变形更加稳定、有序可控。

基于改进BESO算法的带隔板薄壁方管耐撞性拓扑优化

为了提高带隔板薄壁方管的耐撞性能,实现吸能管轻量化的设计目标,采用改进的双向渐进结构优化法(BESO)对吸能管进行拓扑优化。针对传统BESO算法不能满足带隔板吸能管压溃过程中管壁与隔板的作用不同而导致的优化目标不同的问题,提出多设计域优化目标分离法;针对优化过程中的模型信息储存问题,提出克隆体法。代码采用Python编写,与ABAQUS无缝对接。研究结果表明:拓扑优化后的结构比之原始结构,质量下降了27.98%,比吸能提高了30.89%,验证了所提算法的有效性和可靠性。

轴向冲击下薄壁方管屈曲模式及初始峰值力控制研究

基于冲击试验和仿真实验手段对带隔板方管吸能结构的碰撞力学响应特性进行分析,建立有限元模型,采用显式动力有限元ANSYS/LS-DYNA进行数值仿真,并与试验结果对比,误差基本稳定在5%以内,验证该数值仿真模型的有效性。研究结果表明:结构变形模式为稳定可靠的轴对称模式。研究隔板结构与诱导结构对吸能特性的影响,得出结构在隔板的约束下产生更多的屈曲褶皱,吸能量提高17%。诱导结构对结构整体吸能量影响不大,可以显著降低结构的初始撞击力峰值,降低百分比达到42.3%。

薄璧抓斗造塑性混凝土防渗墙在田心水库大坝除险加固中的应用

根据塑性混凝土防渗墙体材料,结合田心水库大坝除险加固防渗墙施工过程,阐述了薄璧抓斗造塑性混凝土防渗墙配合比选择、施工工艺流程及技术要求,旨在在施工过程中进行有效控制,使之满足设计参数要求。

超大直径圆形薄壁地下连续墙围护结构研究

地下连续墙筑成的圆形围护结构,由混凝土来承受其外部荷载作用而产生的环向压应力,具有较好的自身稳定性、较强的整体刚度和较小的径向变形特点,是一种较为经济合理的地下空间结构型式。环球金融中心101层塔楼深基坑工程采用100m超大直径圆形薄壁地下连续墙自立式围护结构,结合这一成功工程实例进行的研究,得出了一些对圆形深基础工程理论研究与设计施工非常有价值的结论。

扁钻头冲切法建造薄壁防渗墙槽孔施工方法

板式扁钻头冲切成槽法是在冲击成槽法基础上,对冲击十字钻头(或圆钻头)用板式扁形钻头加以替换改进,对建造防渗墙地层冲切成槽,辅以同一个槽孔内同时采用正、反循环法代替传统的抽砂筒除渣等工艺加以改进而形成的一种防渗墙槽孔建造方法。该方法成功解决了砂卵石、孤石、漂石地基以及强风化岩基难于建造防渗墙槽孔的问题。

考虑蒙皮效应的冷弯薄壁型钢檩条稳定性分析

轻型门式刚架结构中围护结构具有提高整体结构刚度,参与结构整体受力的作用,即蒙皮效应。目前我国相关规范中对蒙皮参与结构受力的贡献很少考虑,而考虑蒙皮效应的设计将使得结构的受力更加符合实际情况,从而更加经济合理。利用有限元软件ANSYS,通过改变约束条件以考虑屋面板压型钢板的蒙皮效应对冷弯薄壁型钢檩条的稳定性作用;利用控制变量法,研究了蒙皮板厚度对檩条稳定承载力的影响。结果表明:考虑蒙皮的侧向檩条约束能有效增加檩条的稳定性;蒙皮厚度对檩条的屈曲荷载影响可以忽略。但布置拉条后,可使檩条的弯扭屈曲承载力有明显提高。