沉管隧道基础灌砂模拟试验

基于相似理论与模拟试验,对沉管隧道基础灌砂的主要参数进行了研究;重点介绍了模拟试验的模型设计、试验流程、试验重点注意事项与试验技术要求,通过试验取得了所需的第一手数据,在对试验成果进行总结分析的基础上,对灌砂施工的主要参数进行了验证分析,其成果可为后续沉管隧道的基础灌砂施工提供参考与借鉴。     

基于ANSYS的沉管隧道管段内力三维有限元分析

为简化沉管隧道管段内力的计算并能得出合理的计算结果,方便结构设计,提出了利用ANSYS有限元软件对沉管隧道管段进行内力三维有限元分析．通过工程实例数据,建立模型、划分网格、施加边界条件和计算荷载,分析得出了合理的计算结果,可以为以后的沉管隧道设计提供参考．     

沉管隧道的ANASYS三维有限元分析研究

随着社会经济的发展和交通的日益发达,越来越多的水下隧道走入人们的生活,采用沉管法修建水下隧道是一种常用而且先进的施工技术方法。近几年,在国内和国际上采用这种方法的水下隧道越来越多,在设计沉管隧道时,需考虑结构的样式、施工方法、水文地质情况等诸多因素。文中结合广州黄沙至芳村珠江水下隧道工程的工程实例,介绍了基于大型通用有限元软件ANASYS的沉管隧道的三维有限元模拟分析。根据从实际工程中提取的资料和数据,首先对沉管隧道周围(如水、土等)的介质进行了相互作用关系和力学分析的研究,并对其进行了基础理论计算,然后以计算结果为依托,通过建立模型、进行网格的划分、荷载和边界条件的约束和施加对沉管隧道进行数值仿真模拟,从而得到准确合理的分析结果。通过分析结果中的应力、应变图形可以直观的判断出沉管隧道的应力和应变分布情况,从而知道沉管隧道结构容易变形和破坏等的部位和破坏机理,以便于对沉管结构的设计与研究,并为以后的沉管隧道设计研究工作提供参考。     

潮汐荷载引起沉管隧道沉降计算方法

根据潮汐荷载的特点和沉管隧道的实际情况 ,建立了双层土地基和单层土地基的隧道沉降计算方程 ,并利用Laplace变换求得了沉降分布和量值计算的解析表达式 .通过对沉管隧道工程实例的计算分析以及与实例的数据比较 ,探讨了所提出的计算方法在沉管隧道设计、施工以及管理维护中的应用可行性     

沉管隧道纵向抗震设计实例研究

采用有限元进行动力实例分析的方法可以确定整个隧道内力和位移分布,从而可以方便地确定管段接头的内力和相对位移。在横向和竖向地震动输入下,管段接口处的剪力键会承受一定的地震力,但水平抗剪强度足够,接头最大相对水平位移值应在允许范围内。沉管隧道管段间采用柔性连接方式可有效地降低接头内力,提高隧道在地震作用下的安全和稳定性。     

考虑接头力学特性的沉管隧道计算方法

基于沉管隧道管节接头的构造特征,建立接头的力学模型,将接头位置管节间的相互作用离散为一系列由剪切弹簧、法向弹簧组成的组合弹簧和体现相互之间空隙的阈值。根据得到的节点弹簧法向位移、切向位移,在计算过程中实时判断接头的工作状态并动态调整弹簧刚度参数,并将接头模型应用到沉管隧道结构计算中。该方法可与沉管隧道管节模型结合,综合考虑沉管隧道在不同自由度方向上的结构性能,计算管节和接头的内力与变形。最后,以港珠澳沉管隧道为研究对象,研究沉管隧道接头在实际荷载作用下的受力与位移情况。     

沉管隧道温度与干缩应力计算

推导了隧道管段由温差变化引起的应力计算方法，根据施工顺序，分为底板浇筑阶段、侧墙与顶板板筑阶段、连续成整体阶段、浮运与沉放阶段、运营阶段等5个阶段，分别计算混凝土管段内的拉应力。计算结果表明，管段侧墙内存在较大的拉应力，需要采取合理的措施，以防止裂缝的发展。     

南京长江沉管隧道竖井地震反应分析

通过对南京长江沉管隧道竖井的分析研究,建立有限元模型,然后运用ＳｕｐｅｒＳａｐ程序计算得到竖井及竖井各板弯矩的最大值以及最大值发生的位置,用于指导结构设计,对南京长江沉管隧道的修建有重要的作用．     

沉管隧道地震响应分析的等效质点系模型探讨

条装地下结构如隧道、各种埋设管道等一般可看作弹性地基梁进行静力及动力分析。在地震条件下,结构与土相互作用,但土的振动成为主要因素。为分析土的地震响应需把基土这一三维连续体作简化处理,简化成为等效多质点模型。本文着重探讨这种简化模型的建立方法,推导等效方法,通过几种简化体系的分析比较,论证单质点串体系的合理性,并将其应用到广州黄沙－芳村珠江水下隧道工程的地震响应分析,为抗震设计提供依据。     

沉管浮运检测和监测系统构建

将沉管拖运过程作为一个融合了研究对象和周围环境的系统,重点从管段结构、地形等关键数据处理、模拟系统框架搭建方法及相关算法等方面进行研究,解决了管节拖运的过程模拟、路线优化、事故预报和追踪等问题.通过工程应用及与已有方法的成果进行对比,验证了该方案及其所用方法的可行性、正确性和优越性.     

利用表面波勘探检测沉管隧道压浆法的充填效果

基于天津中央大道海河沉管隧道工程的大型试验模型,利用表面波勘探技术检测其混凝土管段水下注浆基础的施工效果,从频率特性和现场环境等方面选择表面波勘探设备的类型和技术指标,优化检波器的设置和排列组合方式,开发了适合快速无损检测隧道的设备配置和施工方法.通过现场表面波勘探和频散分析,综合判断隧道底部注浆的密实效果,并与模型撤离后的目测结果进行比较,以验证该勘探技术和分析方法的可行性.结果表明,表面波勘探方法的穿透深度大且不受钢筋影响,能够快速、准确地检测沉管隧道的注浆质量.     

采用内嵌边界方法模拟错列管束的磨损

采用内嵌边界方法,模拟研究了不同Stokes数St的煤灰颗粒穿过槽道中10×11错列不锈钢管束时的运动情况及其对管束的磨损规律.其中,流场与管束之间的耦合采用内嵌边界技术描述,颗粒的运动采用拉格朗日轨道模型求解.结果表明,不同St的颗粒有不同的运动特点,对管束造成的磨损也不同.第1排管束的平均磨损量在St=0.01,0.1时都较小,此后磨损量随着St的增大而增大.St=0.1时,第1排圆管的磨损量最小.靠近槽道壁面两列管束的平均磨损量大于中间管束,需加强防磨措施.     

沉管隧道接头三维非线性刚度力学模型

根据沉管隧道接头的构造特征,在接头静力平衡关系的基础上,建立了沉管隧道接头力学模型.该模型可以计算接头的轴向位移、切向位移以及转角,考虑了沉管隧道接头变形协调几何关系、GINA止水带和OMEGA止水带的应力-应变关系,并依据剪力键的相对位移对接头处不同工作模式进行了识别与划分.对不同工作模式下剪力键的受力作用机理进行了分析.利用此计算模型,得到了沉管隧道接头的位移和力的关系曲线,并对沉管隧道接头处不同构件的材料选取给出了建议.     

ADINA在隧道开挖中的数值模拟应用

采用ADINA软件,通过对鲍家湾隧道的开挖进行数值模拟。对比台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法三种不同开挖方法的力学性质,找出最合理的施工方法。研究结果表明：隧道的开挖过程是和应力路径与应力历史密切相关的非线性不可逆过程。采用不同的开挖步骤将会引起程度不同的变形和应力状态。也就是说,只有考虑施工过程才能准确反映隧道施工过程中围岩和结构的应变、应力状态,也才能保证隧道的安全施工。     

地震作用下沉管地基砂土液化可能性研究

地震时饱和砂土的液化造成了许多建筑物的破坏,规划中的京沪高速铁路南京上元门越江工程穿越Ⅶ度地震区,如果采用隧道方案,由于隧道洞身及洞底主要穿越粉细砂层,在地震作用下极易液化.针对上元门地区的具体情况,分析了地震作用下地基的液化机理,通过理论计算和分析试验数据给出了地震作用下沉管隧道3个典型断面的地基砂土液化深度.指出覆盖层较薄的江中段砂土液化深度将达到隧道底下1.5m处,可能造成隧道地基整体失稳,需进行加固处理,本文结论可为沉管的设计施工提供参考.     

隧道衬砌结构安全性的有限元数值模拟分析

利用ANSYS有限元分析软件,对某公路隧道的设计与开挖过程进行了仿真分析.采用二维弹塑性有限元分析方法,对衬砌结构的内力进行计算和分析.并结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌的强度安全系数.研究衬砌厚度变化对其安全系数和结构稳定性的影响,为类似隧道设计施工提供科学依据.     

双连拱隧道围岩力学特性数值模拟分析

以某黄土连拱隧道为研究背景,通过数值模拟,对隧道围岩在施工过程的应力和应变的变化情况及隧道的稳定性等进行了分析,结果表明数值模拟的结果与现场实测值较为吻合.