城市轨道交通混凝土抗裂防渗技术研究与应用

抑制混凝土开裂渗漏是保障城市轨道交通地下结构建设质量的重点和难点。以城市轨道交通地下车站为例,分析了混凝土开裂的主要原因,介绍了施工期混凝土抗裂性评估与设计方法,提出了混凝土材料抗裂性能控制指标,以及保障指标实现的材料、施工控制措施,结合实际工程,介绍了成套技术应用效果,为类似工程抗裂防渗建设质量提升提供指导。

预应力在我国大跨度结构中的应用研究综述

为了提高大跨度结构的正常使用性能,通常在混凝土结构中施加预应力.结果表明,预应力混凝土结构具有更好的使用性、耐久性和大跨度适用性,其中预应力混凝土空心板结构在不显著降低承载力和刚度的前提下明显减小结构自重,预应力型钢混凝土梁(板)结构采用较小的截面尺寸即可满足承载力和刚度的需求.开发城市地下空间是解决城市用地紧张的有效手段,我国地下大跨空间常用的结构形式主要包括密排框架(肋梁)结构、折板或拱形结构、变截面(加腋)板结构、预应力混凝土结构、型钢-混凝土组合结构和Y形柱结构6种形式,相比之下,跨度较大时宜采用预应力结构.

城市地下混凝土结构耐久性评估方法及工程应用分析

及时开展城市地下混凝土结构耐久性评估是确保长期稳定和安全、降低维修成本和践行绿色建筑理念的重要环节。按照技术合理、经济可行、现场容易操作的工作原则,提出一种简化的城市地下混凝土结构耐久性评估方法,包括评估程序、耐久性等级划分、耐久性调查和典型环境耐久性评估。该方法能够快速评估城市地下混凝土结构耐久性,并划分耐久性等级,为城市地下混凝土结构维修和养护提供参考。耐久性评估简化方法案例应用分析表明,该方法得到的结果与工程实际相符,具有良好的可操作性,评价结论容易得到,预测计算结果可有效指导城市地下结构维护。

混凝土智能养护系统的设计与其应用效果分析

地下混凝土结构工程中,干缩裂缝与塑性收缩裂缝可以通过有效的外部养护来减轻或避免。目前工程中的养护较多的采用人工养护,该方式存在湿度检测有误差、人工养护不规范且成本高、养护喷水量与时机不可控等问题。这导致外部养护难以充分发挥作用。设计的智能养护系统是通过单片机的方式实现养护的自动化处理分析与控制,采用图像识别技术优化养护阈值,基于试验设计配套的养护制度,实现智能养护系统在地下结构工程中的应用,对消除混凝土内外温湿度差,提升抗压强度、减少混凝土裂缝以及节约水资源有着积极的意义。

地下空间斜柱受力置换过程的监测及数值模拟

由于斜柱整体较长、自重大且受施工条件的限制,项目施工采用分批分级的临时支撑体系到斜柱结构体系的受力置换施工方法。为保证置换过程中斜柱的受力安全,运用自行搭建的斜柱置换监测平台对12和13轴斜柱在置换过程中的斜柱轴力、斜柱内型钢应变和钢筋应力进行实时监测。采用ABAQUS有限元软件模拟分析了置换作用下型钢和钢筋的应力变化,并将模拟值与监测值进行了对比分析。结果表明:12和13轴斜柱在置换过程中的轴力变量均较小;斜柱的型钢应变变量最大不超过26.99×10^(-6),钢筋应力变量最大不超过4.75 MPa;各部件应力均在较小的范围内波动且数值较小,有限元模拟计算值与监测值的变化趋势基本一致,且两者数值相差较小,表明所建立的斜柱有限元模型能较好的反映置换过程中斜柱的受力变化。

土中钢板-混凝土筒结构抗爆性能研究

为探究地下爆炸荷载作用下土中钢板-混凝土筒结构的抗爆性能,采用多物质流固耦合计算方法,揭示了冲击波在土体介质中的传播规律,分析了钢板-混凝土筒结构的动力响应与损伤机理,开展了爆炸模型试验,获得了筒体附近的土压力分布及其迎爆面的变形时程曲线,并验证了数值模拟的准确性。在此基础上,与传统钢筋混凝土筒结构抗爆性能对比,分别评价了两种结构形式的破坏模式与损伤程度。结果表明,同等用钢率下,钢板-混凝土筒体抗冲击性能更好。

城市地下枢纽综合体大跨钢-混组合结构关键技术研究——以深圳市岗厦北枢纽为例

为研究钢-混组合结构在城市地下枢纽综合体应用的关键技术,以深圳市岗厦北枢纽核心换乘区中庭48 m×51.2 m范围无柱钢-混组合大跨结构为背景建立三维增量有限元模型,从总体设计原则、受力特性、构造细节、防腐设计等方面展开研究。通过计算分析、模型试验、地下大跨钢结构防腐方案比选得到以下结论。(1)基于梁格布置和梁上反弯点的位置确定负弯矩区混凝土板的分布范围,计算分析时仅考虑有效宽度范围内受拉钢筋的刚度和顶板自重;采用高配筋法进行配筋设计,抗裂性能满足规范要求,无需设置预应力束;在梁柱节点附近顶板内设置构造钢筋进行局部加强。(2)借助缩尺模型试验和局部有限元分析验证了新型梁柱节点的承载能力。(3)综合考虑适用环境、防腐工艺、计算分析以及景观效果选用钢结构涂装养护方案,并根据钢箱梁不同部位所处的环境情况提出针对性的防腐措施。

地下车站主体结构混凝土裂缝控制工艺的计算分析

采取有限元分析和理论计算相结合的方法,对车站侧墙和底板内部的混凝土温度和应力进行分析,研究了车站主体结构侧墙和底板的温度、应力分布情况对混凝土裂缝控制的影响。结果表明:车站C45混凝土不采取控裂措施时,混凝土抗裂安全系数为0.96,不满足规范大于1.15的要求,开裂风险很大;在采取侧墙降温和底板升温的技术措施后,混凝土抗裂安全系数可达到1.16;与不布设冷却水管的底板和侧墙相比,布设冷却水管的底板温升和侧墙温降分别约为3~8℃和4~6℃,且布设冷却水管后拉应力在后期减少幅度可达到0.9 MPa,能有效减少混凝土开裂风险。

城市地下空间环路大体积混凝土侧墙裂缝控制研究

以武汉市某地下空间环路工程侧墙为研究对象,探究大体积混凝土施工过程中的体积变形和温度变化情况。结果表明:内掺5.4%M型MgO膨胀剂(等量取代粉煤灰)配制强度等级为C40的补偿收缩混凝土,采取有效保温保湿养护措施,可以在大体积混凝土结构内部产生一定微膨胀,补偿混凝土的内部收缩,有效降低混凝土收缩开裂风险。

大体积混凝土跳仓法施工的数值模拟分析

大体积混凝土采用跳仓法施工技术进行地下结构混凝土浇筑,可以有效控制混凝土裂缝出现、避免地下结构混凝土渗漏。以宁波国际会议中心大体积混凝土跳仓法施工为例,采用COMSOL软件对大体积混凝土水化热温度场进行模拟计算与分析,计算结果表明,采用跳仓法施工技术进行混凝土分仓分段浇筑能大大降低温度应力,使混凝土温度应力远远小于抗拉强度,有效降低混凝土开裂风险;各仓位的底板浇筑将导致相邻仓位的混凝土温度部分提高,但总体影响不大,底板最高温度位于45℃附近,不超过可能引起延迟钙矾石反应的55℃上限,满足标准要求,体现了跳仓法施工在工程中的应用效果。

低碱高硅率中抗硫酸盐水泥生产实践

通过优选碱含量低的原材料、采用高硅率生料配料、改进熟料煅烧工艺、合理控制水泥粉磨指标,研发生产了水泥碱含量<0.30%、14d线性膨胀率<0.030%,熟料铝酸三钙<4.0%、硅酸率为3.50左右的低碱高硅率中抗硫酸盐水泥,满足了水工混凝土、碱及硫酸盐含量较高地区的地下混凝土结构工程对特种水泥的质量需求。

某地埋式污水处理厂地基基础与结构设计关键技术

本文通过对广州市番禺区中部净水厂地基基础和结构设计特点的介绍和分析,在解决关于大型地埋式污水处理厂的地基基础设计、抗浮设计、超长无缝结构设计等关键技术问题上提出一些新思路,有利于提升地埋式污水处理厂的工程质量,为其他类似工程的建设提供有益的参考。

软土地区深基坑工程绿色支护技术的应用

我国碳达峰战略目标的确定,对基坑工程提出了更高的要求。文章以上海理工大学军工路516号校区某建设项目为背景,基于校园环境敏感、文明施工要求极高的特点,创新性地采用以预制、装配、可回收支护结构为主的绿色支护技术,包括型钢水泥土搅拌墙、预应力组合式型钢支撑、混合配筋预应力混凝土管桩等绿色工艺,减少了泥浆和废弃物排放,并采用矿渣、钢渣等工业废渣制成的高性能复合型土体硬化剂代替水泥进行土体加固。该项目的顺利实施对地下工程传统行业绿色转型,实现地下空间开发碳中和、碳达峰目标等有一定的借鉴意义。

北京某地下人行通道的加固处理

对北京某地下人行通道出现的挠度大、残余变形大等问题进行了分析。原结构较大面积的严重渗水致使混凝土的耐久性能受损、钢筋严重锈蚀是问题产生的主要原因。针对这些原因 ,通过方案比较和优化 ,提出了经济实用的钢 混凝土组合结构加固方案 。

泡沫混凝土回填层在地下复合结构中的抗爆特性分析

泡沫混凝土材料具有减振和吸收冲击能量的特点。应用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对地下复合结构在爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,分析了泡沫混凝土减振层对结构动力响应特性的影响。计算结果表明,泡沫混凝土减振层能够明显减小结构的动力响应;泡沫混凝土减振层的最佳厚度为毛洞半径的0.25倍左右。

地下混凝土结构硫酸盐及氯盐侵蚀的耐久性实验

针对硫酸盐及氯盐共同侵蚀下混凝土中SO 42-和Cl-的扩散规律和性能劣化特征进行室内模拟实验研究。研究结果表明：硫酸根与氯离子在混凝土中扩散短期内起到相互牵制效应,SO 24-与水泥水化产物的合成物和Cl-生成的F盐堵塞孔隙,延缓侵蚀离子扩散。硫酸根与氯离子共同侵蚀下,抗侵蚀系数和抗渗透性能先增加后减小,同时水灰比、粉煤灰对抗侵蚀性及渗透性影响明显。实验研究指出物理侵蚀发生的最明显温度在21~24℃之间,缓解温度在30~35℃之间,较小的相对湿度（RH为45%）、较高的温度变化加快了硫酸盐物理侵蚀。微观测试和分析表明,Friede盐、大量钙矾石（AFt）以及硫酸钠结晶物,导致了混凝土内部结构松散劣化,Na,S和Cl等侵入元素的存在说明有害物质侵入痕迹。

盾构隧道衬砌结构应力与变形的三维数值模拟与模型试验研究

结合广州地铁三号线盾构隧道工程实例,提出钢筋混凝土衬砌结构三维非线性有限元计算模型,应用非线性有限元程序ANSYS分析了上部和周围土体荷载作用下衬砌的应力场与变形情况。结构计算模型采用三维实体单元,考虑了衬砌与周围土体的共同作用、土体和钢筋混凝土材料的非线性性质,通过模型刚度折减考虑了管片接头的不连续性对衬砌应力和变形性质的影响。为验证数值分析结果,进行了衬砌结构的相似模型试验。给出了衬砌结构的应力场、应变场、结构整体位移以及裂纹的分布图。

超长地下混凝土结构抗裂缝技术研究

超长地下混凝土结构裂缝的产生严重破坏混凝土结构整体性和降低耐久性,成为结构上的隐患,严重影响地下结构的防水功能。本文分析了地下混凝土结构裂缝产生的各种原因,提出了从材料、结构设计、施工和维护方面进行裂缝控制的技术措施。可供从事工程结构设计和施工的工程技术人员参考。

城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论综述

针对地下结构性能演化机制难清、健康状态难知以及地下结构损坏极其难修等工程科学难题,研究人员通过国家“973计划”项目“城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论”系统研究动态服役环境中地下结构材料全寿命期性能演化机制、地下结构性能与环境耦合作用机制、超长线状地下结构状态智慧感知理论与方法、动态时空环境效应下的地下结构健康诊断与服役性能预知理论、地下水环境下的结构智能自修复与加固理论、地下结构健康服役的数字化保障与控制体系等,在地下结构全寿命期性能演化多尺度模型与预测方法、超长线状地下结构的智慧感知与损伤识别方法、地下结构管片的混凝土自修复与加固方法以及地下结构健康服役的数字化保障与控制体系4个方面取得代表性成果,并应用于多项重大工程,实现了地下结构服役状态的可知、可控,为轨道交通地下结构长寿命健康服役提供理论和技术保障。

水布垭大型地下厂房施工顺序和锚固参数优化分析研究

清江水布垭水利枢纽大型地下厂房位于软硬相间的复杂地层中,其稳定性对电站的安全运行相当重要。应用三维非线性有限元方法对大型厂房的施工顺序、锚固参数进行了较为详细的优化分析,在多方案技术分析的基础上,提出了较为合理的施工顺序和锚固参数,以保证工程的长期稳定。