双圆盾构穿越下立交结构的流-固耦合数值模拟

依托上海轨道交通M10线双圆盾构区间隧道工程,对自由场下双圆盾构隧道施工力学行为进行三维有限差分数值模拟,分析了盾构施工地表沉降及超孔隙水压力的特征、量值与范围,并与监测结果进行对比,以得到能够反映施工技术水平的模拟施工参数。将该模拟施工参数应用于下立交下双圆盾构的推进,用以预测盾构掘进对下立交底板的影响。研究结果表明,在三面封闭的条件下,盾构施工引起的正超孔压很难向外界消散、负超孔压也很难得到外界水位的补给;在开挖面前方,底板受到挤压力,且挤压力主要由超孔隙水压力组成;沿横向方向,作用在下立交底板下的超孔隙水压力分布较均匀,而土体颗粒的挤压力则主要分布在其中线附近;下立交结构的刚性位移是引起底板沉降的主要原因,底板变形引起的沉降较小,变形最大值在盾尾脱离时取得。

双圆盾构隧道的流固耦合分析

以上海轨道交通M10线3标双圆盾构隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对双圆盾构隧道施工力学行为进行了分析。计算中考虑了隧道开挖、管片拼装、盾尾注浆、浆液固结等施工步骤,分析了双圆盾构施工土体沉降及超孔隙水压力的特征、量值与范围,并与监测结果对比,揭示了双圆盾构掘进环境土工影响特征。并考虑流固耦合效应作用时,正面支护压力对开挖面稳定性的影响。研究结果对后续施工和其它类似工程可提供一定的指导意义。

双圆盾构“下穿”引起下立交底板的附加荷载分析

利用弹性力学Mindlin解,推导得到的双圆盾构正面附加推力、盾壳与土体之间的摩擦力引起的附加应力计算公式,对双圆盾构施工在下立交底板上引起的附加荷载进行了分析。研究结果表明:正面附加推力引起的附加荷载非常小,开挖面前方下立交底板上产生压力、后方产生拉力,拉力较压力小很多;盾壳摩擦力引起的附加荷载分布规律与正面附加推力相似,但其引起的附加荷载较大,在两者共同作用中占主要地位;底板与盾构净间距、埋深、土体黏聚力对附加荷载大小及分布均有显著影响。

桥面沥青铺装层的车辙分析

车辙是混凝土桥面沥青铺装结构的主要破坏形式之一,层内过量的剪应力以及剪切流动是车辙发生的主要原因。此文采用三维有限元的方法,考虑3种荷载分布,分析层间接触条件不同、不同铺装层结构组合及不同的温度分布下,层内的剪应力响应。分析显示,非均布荷载和层间接触条件对铺装层结构的剪应力有很大影响,合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。