地下连续墙施工力学机理三维数值分析

采用三维有限差分方法,模拟了地下连续墙成槽开挖及混凝土浇筑施工全过程,研究了连续墙槽段外围土层在地下连续墙施工过程中的应力状态与变形形态,并将计算结果和现场实测结果进行比较。结果表明,数值计算应力结果与实测结果规律基本一致,但槽段底部数值计算应力变化梯度比实测值略大,采用该计算方法模拟地下连续墙施工全过程具有一定的可行性和较强的可靠性。     

超深地连墙槽壁侧压力演变模式及其施工扰动分析

地连墙施工扰动的精细分析对预测基坑开挖的环境影响十分重要,尤其是超深基坑。因此,收集分析了某102 m超深地连墙施工过程中的泥浆压力和混凝土压力现场实测数据,总结了槽壁侧压力的演变规律和竖向分布模式,提出了混凝土浇筑过程中槽壁侧压力的三折线模型并验证。三折线模型可以再现槽壁侧压力先增大后减小的趋势,并可退化为双折线模型。最后采用三折线模型建立了精细化数值模型,模拟了百米地连墙的成槽开挖及混凝土浇筑过程,分析了连续墙施工对槽段周围土体应力与变形的影响,并将计算结果与双折线模型结果进行了对比。结果表明：超深地下连续墙施工会引起周围土体的应力重分布,其影响范围在沿槽段方向为1.6倍槽段长度,在垂直槽段方向为4.3倍槽段长度;土体应力重分布有沿竖向和水平向传递两种机制,且以水平向传递为主。在上海软土地区,地下连续墙混凝土的浇筑会对槽壁产生挤压作用,引起槽段体积增大,进而导致混凝土浇筑量的增大。     

基于三维有限元的地下连续墙深基坑逆作法施工方案设计

基于三维有限元,对采用"逆作法"施工的地下连续墙深基坑进行了设计方案研究,按变形控制提出了设计方法,并以天津某基坑为例进行了计算.首先,对结构进行了竖向荷载作用下的结构设计计算,然后,在结构计算的基础上提出了3种基坑施工方案,分别建立了三维有限元模型.对各方案的不同工况进行计算模拟,获得了各方案在不同工况下的连续墙和楼板的应力应变结果,找出了施工的控制工况和受力的薄弱部位.最后,结合实际情况分析了各方案的优点和不足之处,对方案进行了优选,可为最终设计方案的确定提供参考.     

武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇施工变位分析

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为3塔4跨悬索桥,其北锚碇采用圆形沉井形式,施工前在周围预先制作圆形地下连续墙。考虑到沉井下沉对邻近建筑物和构筑物的影响,根据沉井施工工况,结合现场实测监控数据,采用MIDAS-GTS建立三维计算模型进行有限元分析,主要讨论三维计算模型所得关键测点的位移值与实际测量值的吻合情况,在指导现阶段施工的同时,预测后续工况对周围建筑及长江大堤的影响,同时先后分析沉井下沉过程对圆形地下连续墙变形的影响。计算结果表明,关键测点的变形计算值与实测值结果比较吻合,计算误差基本在5%~30%,施工可有效地避免对周围建筑物和长江大堤不利影响;地下连续墙变形会随沉井下沉而增大,但收敛趋势明显。该计算模型对沉井下沉的姿态控制具有参考价值。     

地下连续墙槽段连接技术

他目前国内外地下连续墙的槽段之间连接技术与方法，介绍了接头管，接头箱，隔板式及套打一钻等槽段纵向接头的结构形式。     

地下连续墙施工影响应力重分布的数值模拟

对武汉市某超大型超深基坑10幅邻近地连墙跳跃式施工过程进行了三维有限差分数值模拟。数值模拟步骤依次为泥浆护壁成槽开挖、混凝土浇筑及混凝土硬化3个过程。泥浆护壁成槽开挖及混凝土浇筑分别采用常静液压力和变静液压力的方式加载,混凝土的硬化过程采用变弹性模量和泊松比的线弹性实体单元完成。数值计算结果与实测数据吻合较好。对单个跳跃式开挖过程墙上土压力的监测揭示了地下连续墙施工影响应力重分布的变化规律。模拟施工完成后10幅地下连续墙上的土压力值沿墙长度方向随静止土压力值上下波动,波谷出现在槽段连接处附近,波峰接近槽段中心轴,波动幅度大小与土体深度有关。分析表明,泥浆压力、混凝土灌注压力及土压力差值是影响墙后应力重分布波动幅度的主要原因,适当的泥浆重度及合理的注浆方式能避免土体扰动。     

抽水蓄能电站地下厂房围岩约束及结构振动特性分析

为了掌握抽水蓄能电站地下厂房结构围岩约束条件、振动特性及评价标准,采用电测法对国内某大型抽水蓄能电站地下厂房结构的模态和动力响应进行了有限元计算及现场振动测试与分析。根据上下游边墙与围岩之间不同的约束条件,建立了4种有限元模型。通过有限元模态计算结果与现场模态测试结果对比分析发现:抽水蓄能电站地下厂房结构进行有限元模态计算时,比较合理的计算条件为厂房边墙边界节点与围岩法向接触,法向共同变形,切向不约束;围岩变形模量按Ⅲ类围岩选取,取变形模量为10GPa,泊松比为0.25;混凝土弹性模量应按动弹性模量计算。通过地下厂房结构的动力响应测试发现:出现位移最大值的工况主要为发电开机或发电停机工况,说明发电开机和发电停机工况是抽水蓄能电站正常运行时地下厂房结构振动最不利工况,该电站发电开机和发电停机工况引起的振动对地下厂房围岩稳定并无影响,地下厂房围岩处于安全状态;厂房结构振动响应的频率主要是0.5、0.75、8.25 Hz等低频成分,这些低频分量可能是尾水管或蜗壳内水流脉动压力及机组基本转频或其倍频的频率成分,说明抽水蓄能电站地下厂房结构的振动响应主要是由水流脉动和机组转频所引起。通过对地下厂房结构进行安全评估分析,建议以0.2 mm和0.8 mm分别为抽水蓄能电站正常运行时地下厂房楼板在稳态工况和瞬态工况下的振动控制评价标准,该电站地下厂房结构的抗振性能基本满足安全要求。上述模态和动力响应的有限元计算及现场振动测试与分析结果,弥补了国内抽水蓄能电站地下厂房结构基于现场振动测试研究的不足,为抽水蓄能电站地下厂房结构抗振设计及振动安全评价提供了参考依据。     

地下连续墙在深厚覆盖层地基处理中的适宜性研究

西南山区河谷广泛分布有深厚覆盖层,它们不但制约水电坝址的选择,同时也给水工建筑的设计和基础处理带来困难,传统沉井方法在深厚覆盖层地基处理中的问题日渐突出.本文从地下连续墙结构构成、受力、施工技术等角度对地下连续墙方案进行了综合研究,在地基岩土体工程地质条件清楚认识的基础上,充分考虑了地下连续墙受力特征,采用三维有限元方法,分析了坝体整体结构及地下连续墙复合挡土墙体系在各种工况下的受力变形特点.结果表明,地下连续墙结构充分调动了墙体和土体的相互作用效应,连续墙体的受力状况可满足建筑物的安全要求,是深厚覆盖层中地基处理的一种有效方法.地下连续墙的变形和内力受到剪力墙的接头形式和接触面强度的控制,在施工过程必须进行有效的控制.     

环形超深基坑围护结构受力变形特性分析

结合上海世博500 kV变电站超深基坑实际工程,采用平面应变及轴对称弹性地基有限元分析模型对基坑围护结构的空间效应进行简化,分析了环形基坑空间效应、内衬墙以及水土压力模式对围护结构受力变形特性的影响,并与实测结果进行比较。结果表明,环形基坑围护结构的空间效应对其受力变形特性影响很大,在计算过程中必须考虑围护结构环向刚度对径向刚度的贡献;内衬墙作用类似于环形支撑,对地下连续墙受力及变形是有利的;地下连续墙水平位移实测值最接近于侧压力系数1.0的轴对称有限元分析结果;地下连续墙环向应力和弯矩实测值位于按规范水土分算与侧压力系数1.0的轴对称有限元计算结果之间。     

宁波北仑电厂二期循环水泵房基抗支护与监测

介绍了宁波北仑电厂二期工程地下连续墙支护结构的计算与模型。采用ALGOR有限元分析系统，对基坑开挖引起的应力场、位移场进行了分析计算。对墙体变形、钢筋应力、土压力及沉降进行了观测。通过计算值与实测结果的比较，分析了影响基坑变形的主要因素。     

Numerical modeling of dredging effect on berthing structure

Piles and diaphragm wall-supported berthing structure on marine soils are loaded laterally from horizontal soil movements generated by dredging. The literature on the adequacy of the finite element method modeling of berthing structure to analyze their behavior during dredging is limited. This paper describes a finite element approach for analyzing the lateral response of pile and diaphragm wall during dredging. Piles are represented by equivalent sheet-pile walls and a plane strain analysis using the finite element method is performed. Results from the finite element method are compared with full-scale field test data. Full-scale field test was conducted on a bearing structure to measure the lateral deflection on pile and diaphragm wall for their full length using inclinometer during dredging in sequence. The finite element method results are in good agreement with full-scale field results. Conclusions are drawn regarding application of the analytical method to study the effect of dredging on piles and diaphragm wall-supported berthing structures.     

锚杆-抗滑桩系统的可靠性分析

锚杆-抗滑桩结构本身以及结构与岩土体的相互作用是一个相当复杂的问题,其影响因素非常多,再加上岩土体参数的变异性,对此结构系统的确定性分析会造成计算结果与工程实际之间较大的不相符。结构力学计算方法是目前锚杆-抗滑桩系统较为合理的计算方法,在此方法的基础上,引入对问题的维数不敏感的蒙特卡罗方法,进行锚杆-抗滑桩系统可靠性的数字模拟。通过工程实例验证,为锚杆-抗滑桩系统的设计方法由确定性分析向可靠性分析的过渡作了有益的工作。     

复合式中墙连拱隧道衬砌结构计算方法探讨

由于连拱隧道荷载计算理论不成熟,现有结构计算模型很难准确模拟复合式中墙连拱隧道的受力机理,所以目前没有针对复合式中墙连拱隧道统一的结构计算方法。基于双塌落拱的假定确定连拱隧道荷载计算方法,使用有限元计算软件,用仅受压弹簧模拟中墙和二次衬砌之间的作用,基于荷载结构法合理建立复合式中墙连拱隧道衬砌结构计算模型。结合苏州凤凰山连拱隧道的设计,使用该模型计算隧道衬砌的受力,并进行配筋和强度安全系数计算,为复合式中墙连拱隧道设计计算提供有益的探讨。     

深基坑支护结构的实用计算方法及其应用

对深基坑支护结构的受力和变形计算提出了一套系统的实用计算方法,较好地解决了基坑支护结构设计、计算的关键问题,并在广州地铁和许多重大基坑工程应用中取得了较好的效果。该方法把支护结构简化为一竖放的弹性地基梁,支撑、锚杆及岩土体用弹簧系统来代替,岩土的弹簧刚度可用岩土的变形模量来计算, 针对基坑工程施工和结构的动态特点,提出了一套系统的计算方法,其中包括考虑施工过程的增量计算法、合理确定支护结构入土深度的计算法、支撑加预应力及支撑拆除的计算方法等,并应用提出的增量法,首次较完整地对国际上著名的支护土压力Terzaghi-Peck表观土压力给出了理论解释,对岩土的变形模量提出采用承载力反算的经验方法,为岩土参数的确定提供了更简便的方法。这一系列的研究成果为深基坑支护结构的设计提供了一套新颖的实用计算方法,较好地解决了基坑支护结构中的一系列设计计算难题,已在工程实践中成功应用。     

The use of post-earthquake residual displacements as a performance indicator in seismic assessment

A new post-earthquake seismic performance assessment method for structures which takes into account residual displacements is proposed. The post-earthquake residual displacements and the observable damage to the structure are considered to obtain improved estimates of the maximum deformations that took place during the earthquake. The improved estimates of the maximum deformations are expected to yield a better picture of the extent of damage to the structure. As a result, better informed decisions regarding the post-earthquake usability and repairability of the structure can be taken. Both the uncertainties associated with the structural properties and the probable errors owing to the imperfectness of the analytical models are considered in the proposed method. A trial application of the method to a real structure tested on a shaking table is presented.     

土-地下结构体系地震反应的简化分析方法

基于Penzien提出的土-结构动力相互作用分析的集中质量模型,考虑等价土体的层间剪切刚度与阻尼效应,提出了土-地下结构动力相互作用体系地震反应分析的简化分析方法,选取具有不同地震动特性的Taft波、汶川地震什邡八角波和松潘波作为基岩水平向输入地震动,采用该简化方法和二维有限元法对土-地铁地下车站结构体系的地震加速度反应特性进行了对比分析,结果表明：简化方法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应大于二维有限元法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应,两者的差异与输入地震动特性有关,但其随地铁地下车站结构高度变化的总体趋势较为一致;随着输入地震动强度的增大,其差异程度也有所加大。该简化方法可合理反映土-地下结构体系的动力相互作用效应,可作为地下结构抗震设计分析的一种辅助方法。     

爆炸波影响地下结构的数值模拟方法

采用动力有限元,利用特有的爆炸单元直接计算炸药在岩土介质中爆炸、爆炸波传播及遇到地下洞室对其产生影响的全过程,并针对某现场大型地下洞室抗爆试验,利用数值模拟,分析计算与现场爆炸、地质、洞室支护等条件相同情况下地下结构的动力响应,模拟计算结论与现场试验结果分布规律相同、数值接近,表明有限元法直接模拟爆炸对地下结构的影响具有一定的可靠性,为进一步研究地下结构在爆炸荷载下的动力响应及安全评价打下基础。     

高速公路路基结构分析及动变形设计方法

考虑汽车运动荷载,基于实测路面不平整资料,对影响动荷载的因素进行分析,提出了动力设计荷载参数的建议值。通过Odemark模量和厚度当量假定,将公路结构简化为3层体系,并利用弹性动力学原理及Fourier变换方法获得了路基顶面动变形的计算式。结合现有规范关于路面弯沉控制的思想,考虑路面路基的相互作用及协调变形,给出了路基顶面的动变形控制标准和确定方法,依据此标准提出了一种路基动变形控制设计的方法。最后以3种典型沥青公路结构为例,进行了路基动变形控制设计。     

舟曲泥石流桩林拦挡结构抗冲压极限分析

以舟曲泥石流灾害防治工程为背景,基于弹塑性有限差分方法计算分析了舟曲泥石流桩林拦挡结构的极限抗冲压能力。针对两种桩林拦挡结构设计方案,采用增量加载的数值计算方法确定了拦挡结构的侧向极限抗冲压力,并与规范建议的泥石流冲击力经验公式计算结果进行了校核。计算结果显示,舟曲泥石流桩林拦挡结构的侧向极限抗冲压力均大于经验公式计算...     

基于贝叶斯方法的船坞双排钢板桩围堰整体稳定性可靠度分析

双排钢板桩围堰的整体稳定性具有较大的不确定性,同样安全系数情况下对应的失稳概率可能不同。为了更准确地分析双排钢板桩围堰的整体稳定性,降低稳定性分析中的不确定性,采用贝叶斯方法对船坞双排钢板桩围堰的整体稳定性进行可靠度分析。首先通过统计数据获取土体参数的先验分布,然后基于实测数据采用贝叶斯方法更新参数以得到后验分布,最后根据参数的后验分布采用一次二阶矩计算围堰结构的可靠度。贝叶斯方法从理论的角度解决了已有工程经验和实际案例数据两方面信息有效综合的问题,能在更接近实际情况的前提下进行可靠度分析。