跨线桥穿越地铁对隧道结构的影响分析

<正>随着我国城镇化建设和地铁建设的高速发展,桥梁穿越既有地铁线路的现象时有发生。由于新建工程易对地层形成再次扰动,势必会引起既有地铁结构周边应力的重分布,导致既有地铁结构产生不同程度的变形。因此,掌握跨线桥施工和运营过程中地铁结构的变形和受力规律,对保障地铁运营安全具有重要的意义。冯龙飞等[1]采用三维模型分析了近距离桥梁施工和通车阶段对既有地铁结构的影响;兰宪钢[2]采用有限元模型分析了典型跨度承台梁的施工及使用阶段的受力,并提出了保证     

黄土高填方坡体加载过程变形-力学响应特征研究

大型工程项目在我国黄土丘陵地区的开展日益增多,为了在有限的空间得到足够的可利用面积,通常需要挖山填沟造地形成了大量高度超过40m的高填方边坡。高填方边坡地质条件复杂,填料物理力学性质差异大,施工困难。高填方边坡的变形与稳定问题突出。高填方边坡工程已成为黄土地区最具危险性的人类工程活动之一,其严重影响黄土地区的经济建设和城市化进程。本文以国内某高填方边坡为研究对象,结合野外调查和勘察资料,结合研究区的地质概况建立高填方边坡加载过程的概化模型;通过研究区高填方边坡回填加载支挡结构变形与监测分析;借助数值分析高填方坡体加载过程力学-变形响应特征,对研究黄土高填方边坡抗滑桩、桩间板支挡结构变形和锚索的受力分析具有重要的理论和工程实践意义。     

滑坡治理工程的下托式抗滑桩-隧道组合体系

滑坡段隧道加固技术主要包括滑坡治理和隧道衬砌结构加固,且滑坡治理措施中以抗滑桩应用最为广泛。本文以襄渝线某隧道工程为依托,一方面利用FLAC3D计算分析下托式抗滑桩支档结构的加固效果;另一方面通过有无支挡结构隧道开挖工况监测数据分析。结果表明:（1）下托式抗滑桩支挡结构加固作用下,隧道开挖后衬砌变形明显减小,且改善了隧道衬砌的受力状态,尤其对衬砌仰拱处的受力模式改变显著,减小仰拱的变形破坏。（2）下托式抗滑桩支挡结构对隧道以下滑体的滑移和沉降有一定的限制作用,并对隧道与滑面相交处的土体受力状态有一定的改善。（3）下托式抗滑桩加固作用下,隧道衬砌的受力状态有一定改善,尤其对隧道与滑面处变形控制有较好的效果,在一定程度上可避免隧道发生剪切变形破坏。（4）桩-隧间距对隧道衬砌、滑体地表沉降以及滑带的变形都有着不同程度的影响,但与其位置有很大关系。     

舟曲锁儿头滑坡抗滑桩监测及分析

在滑坡治理工程中抗滑桩桩身受力变形主要由钢筋应力与混凝土应变的监测反映,为此对锁儿头滑坡抗滑桩进行受力监测,得出了抗滑桩在使用过程中的内力变化特征:抗滑桩支挡初期,钢筋应力值、混凝土应变值月增加值幅度较大,随着抗滑支挡结构与内部岩体的相互作用,月增加值逐步趋于平稳。监测至今:抗滑桩单筋最大拉应力为260.3MPa,最大压应力为-267.2 MPa,均小于钢筋最大应力335 MPa,混凝土应力值在-7.42 MPa~2.16 MPa之间,抗滑桩的整体弯矩还具备87.1%的安全储备,抗滑桩的受力与变形均处于弹性工作状态,抗滑桩加固该滑坡起到了抗滑支挡效果。     

黄陵矿业公司运煤专线沉陷治理方案设计

针对黄陵矿业公司铁路运煤专用线K6 680～K6 800里程处路基沉陷特征,提出了采用预应力锚索框架梁加固路基垂直支挡结构和花管注浆法提高路基抵抗变形能力的治理方案。本论文对垂直支挡结构受力情况进行分析,对治理方案设计进行介绍。     

软岩高边坡开挖变形规律的物理模拟研究

软岩边坡失稳破坏与卸荷应力引起的坡体变形、蠕变与降雨有关,正确确定其对坡体变形的影响是合理设置加固支挡结构的关键。通过地质力学模型试验,研究软岩高边坡在开挖及降雨时坡体的稳定性及变形变化规律,分析支挡结构对边坡变形的影响机理。试验结果表明,在开挖过程中及时地施加支挡结构,可以减小施工期间坡体的变形;同时,支挡结构可以有效地抑制坡体的蠕变变形,特别对坡体中下部的蠕变变形抑制效果更显著。     

预应力格构锚固结构受力特征模型试验研究

格构锚固是边（滑）坡工程常用的防治技术之一,为了研究格构锚固结构实际支挡碎石土边坡的受力特征,利用现场大比例尺物理模型试验,填筑粘土方式模拟滑坡体,设计相似比为1:2.5的格构梁,通过后缘加载模拟了格构锚固体系承载受力直至失稳破坏的全过程,监控格构梁后部土压力、格梁应力、格梁位移等参数,并分析了格构梁受力、位移特征和变形破坏模式。结果表明:格构边界处锚固点处变形较内部更为明显,跨梁呈"拱桥式"变形,最终在锚固点附近折断破坏;各横纵梁受力特征类同,梁交叉锚固点处应力集中,梁中部受力最小,应力呈近倒三角形分布;模型中锚固点受力和位移自顶到底呈现线性递减的应力分配现象。上述研究可以为工程优化设计提供一定参考。      

连续桩键结构的抗滑机制及加固效果研究

连续桩键是一种新型抗滑结构,结合了阻滑键和抗滑桩结构型式的综合功能。采用二维FLAC程序对连续桩键结构与滑坡的作用效应进行了数值模拟。分析表明,结构的内在抗滑机制主要体现于有效减小滑带区域的剪切变形量、降低塑性区的发展程度、阻滞滑坡体的整体位移、调动滑体区域的岩土体抗力等方面,而其外在抗滑机制则对应于结构能有效加固设置区域岩土体和充分发挥整体抗滑支挡这两种作用。总体上结构处于剪切、弯曲和拉压的复杂受力状态,内力变形连续分布且均衡,相当于整体协调受力的连续刚架体系,其抗滑效果更加明显,并表现出良好的工作状态。连续桩键结构克服了单体结构的应用局限问题,而更充分发挥了对滑坡体的加固阻滑效果,显著提高了滑坡体的整体稳定安全裕度,对滑坡治理工程有更广泛的适用性,已被成功应用于三峡库区最复杂的地质灾害治理项目--猴子石滑坡治理工程,取得了良好的治理效果。     

PFF复合反滤层及其在支挡工程中的应用研究

为避免地下水对支挡结构的不利影响,需设置反滤层排除支挡工程背后岩土体的渗水。目前支挡工程多采用混凝土浇筑施工,受墙后空间狭小影响,常规的砂砾石反滤层不易压实,影响支挡工程受力和使用功能。文章结合反滤层的隔离挡土、过滤、排水等基本作用原理,研制开发了一种由隔水层、排水层、透水层相结合形成的具有墙背模板功能的PFF整体式复合反滤层,以适应混凝土支挡结构浇筑施工工法。试验工点排水试验表明,该新型反滤层排出水数量和效率均优于传统的砂砾石反滤层,可在支挡工程中推广应用。     

双排门式抗滑桩的空间计算模型

滑坡推力大时单排抗滑桩不能产生良好的抗滑效果,而抵抗力大、桩顶位移小的双排门架式抗滑桩能有效地限制支挡结构的变形。目前的计算方法忽略了双排抗滑桩间联系梁和圈梁所起的变形协调及桩梁岩土间的相互作用,具有一定的局限性。针对这一问题,将双排门架式抗滑桩视为桩梁岩土共同作用的单层多跨框架结构,综合考虑桩间土拱效应、框梁及联系梁对双排门架式抗滑桩的空间协同作用,提出了桩梁土空间协同作用下的双排门架式抗滑桩受力模型;基于静力平衡及变形协调原理,建立了双排门架式抗滑桩受力模型的变形方程;采用有限元理论编制了双排门架式抗滑桩的有限元程序,计算内力和变形特性;最后在三峡库区防治工程中对研究成果进行了验证,计算结果及对比分析表明该模型符合于抗滑桩的特性。     

山区滑坡诱发既有隧道受力变形影响分析

山区滑坡对既有隧道结构的受力变形有着重要影响。既有成果一般将滑坡体和隧道结构分开单独研究,而将两者结合起来进行研究还不多见,且多数停留在实际工程监测分析上,利用理论解析法对隧道-滑坡体相互作用的分析更是少见。首先,基于传递系数法和极限平衡法对滑坡下滑推力进行了计算;其次,将滑坡推力施加在既有隧道结构上,建立隧道-滑坡相互作用的弹性地基梁模型,采用传递矩阵法求解出隧道结构任意截面的内力和位移。在此基础上,建立三维数值模型对滑坡诱发隧道变形进行模拟,将数值分析结果与理论计算值进行对比验证,获得了较好的一致性。最后,针对滑坡推力大小、滑体内地基系数、滑床内地基系数、隧道衬砌刚度以及隧道长度等参数进行了影响分析。该研究成果可为滑坡区域既有隧道的维修加固提供一定的理论依据。     

桩板墙不同类型挂板的技术经济比较

桩板墙是边坡和滑坡治理工程中常用的支挡结构形式,不同类型的挂板方式在结构受力、经济效益和环境保护等方面有显著差异。针对西部山区城市土地开发过程中的工程滑坡治理问题,基于技术经济比选阐明了桩板墙挂板类型和适用性。以兰雅星河湾项目为依托,分析了该滑坡的变形特征和治理工程总体设计,重点对桩板墙挂板方式优化比选进行详细阐述。     

路堑高边坡动态监测与分析

边坡稳定是一个复杂的、多参数岩土力学问题,对其现场监测是保证工程安全的重要措施之一。结合工程实际,在对路堑边坡表面、地下变形以及支挡结构物受力状态监测所获取的信息进行综合分析的基础上,对边坡施工及运营期的安全性进行了分析研究,指出了影响边坡稳定的各种因素,可为类似工程的设计及施工提供借鉴。     

可发性聚苯乙烯板减载条件下高填方箱涵长期受力特征与减载效果

在高填方箱涵顶部铺设可发性聚苯乙烯(expandable polystyrene,简称EPS)板降低其荷载已经在工程中得以应用,而EPS板的蠕变会使箱涵受到的土压力随时间发生变化。现有的箱涵设计理论未能明确的反应EPS板的长期减载效果以及箱涵长期受力特性。开展了EPS板减载条件下箱涵短期受力特性模型试验,并利用模型试验结果验证数值模型。之后利用验证后的数值模拟方法分析涵-土体系应力重分布规律以及高填方箱涵长期受力特征;在此基础上提出涵-土体系力学模型,推得涵顶长期土压力计算方法,并与数值模拟结果进行对比验证。研究表明：涵顶土压力先随时间逐渐减小,然后会出现小幅增大,最终趋于稳定,对比填土完成时土压力减小了52.12%;涵侧竖向土压力和水平土压力总体上均随着时间逐渐增大并趋于稳定,涵侧上部范围内最终水平土压力比填土完毕时增长了28.32%;基底土压力也是先增大后趋于稳定。实际工程中侧墙的设计应考虑EPS板蠕变引起水平土压力的增加,避免箱涵侧墙在长期使用中产生受弯破坏。     

易滑地层多级建筑边坡治理工程分析

项目地处长江一级斜坡,属于易滑地层,附近曾发生过滑坡、变形体不良地质现象,按建筑方案切坡以后分台地形成3级较高的人工边坡,高层建筑位于各阶边坡平台,距离坡顶较近,建筑修建后在地震、风荷载、竖向荷载作用下会有部分水平力通过斜坡岩土体传递到支挡结构,造成作用在支挡结构上的剩余下滑力增大。通过理论公式和数值模拟相结合的方法对斜坡整体稳定性及人工边坡局部稳定性进行了验算,肯定了支挡方案的合理性,分析了建筑水平荷载对边坡支挡结构内力的影响趋势,提出支挡结构设计应适当考虑建筑传递水平力的不利影响,建议采取加强建筑边桩、地梁刚度和桩顶增设抗拉锚杆等措施增强建筑自身抵抗部分水平力的能力。     

特殊环境条件下某滑坡地质灾害治理方案研究及探讨

通过桥墩镇滑坡地质灾害工程地质条件及滑坡稳定性分析评价,表明该滑坡在天然状态下处于整体暂时稳定～变形状态,在饱水状态下处于整体变形-滑动状态。为了保证滑坡下方居民生命财产和道路安全运营,本着"安全、环保、有效、经济"的治理原则,选择两种可行方案进行方案比选和治理效果安全系数计算分析,结合滑坡环境条件,推荐采用坡脚抗滑桩支挡坡面锚索墩加固方案。     

门架式双排抗滑桩设计计算新模式

门架式双排抗滑桩是一种新型的支挡结构。这种结构具有较大的刚度,可以有效地限制支挡结构的变形,具有桩顶位移小,抵抗力大的特点。但其受力机理复杂,前、后排桩间土对结构的作用很难确定。针对这一问题,提出了一个新的计算模式：将前、后排桩及中间连系梁和桩间土视为一个整体;前排桩和后排桩受到的地基土的抗力简化为弹性支承,提出了桩间土对前排桩的作用模式和作用力计算分析模型,认为前排桩不仅受到桩间土的主动土压力作用,而且受到由于桩间土的挤压作用而产生的附加土压力的作用; 其主动土压力 与单排桩所受到的主动土压力 之比是桩间距与桩宽(桩径)之比的二次抛物线函数;而附加土压力 可由半平面体在边界上受法向分布力的解析解[1]求得;而桩间土对后排桩的作用按照弹性支承考虑。最后,采用有限元理论和Winkler弹性地基梁方法建立了求解门架式双排抗滑桩内力的力学模型,并应用于某供水工程的边坡加固中。计算结果表明：该种计算分析模式是合理可行的,具有一定的推广应用价值。     

预应力锚索抗滑桩支挡结构体系数值模拟研究

为克服现行预应力锚索抗滑桩设计计算方法存在诸多问题,探讨了快速拉格朗日有限差分程序（FLAC）,对预应力锚索抗滑桩支挡结构体系进行整体数值模拟方法。以较好的考虑抗滑桩、预应力锚索、滑坡体及锚固地层之间的相互作用、共同工作特性,提高设计计算效率。工程实例数值模拟计算结果比较表明,该方法是可行的。不失为一种有效的新途径。可供有关设计部门参考。同时,数值模拟也揭示,与普通抗滑桩相比,预应力锚索抗滑桩受力更合理,可使桩的截面尺寸、桩的锚固深度及桩间距等的设计更加经济。     

软岩陡坡椅式桩支挡结构受力变形模型试验研究

对软岩陡坡椅式桩（CSP）支挡结构,通过大比例模型试验研究路基面分级荷载作用下其内力变形规律、结构-岩土体相互作用,根据试验条件和结构受力状态,提出了其设计计算方法。结果表明,椅式桩的空间结构特性可有效控制结构变形和减小桩身内力;主副桩桩身弯矩大小接近,最大弯矩位于坡面处,桩侧岩石压力主要跟桩基变形与岩石变形模量有关;椅式桩一般不会出现结构倾倒破坏,软岩边坡则以浅层破坏为主;基于弹性地基梁的分析解,可较好地描述椅式桩的内力变化及其分布规律。研究结果对正确分析椅式桩支挡结构的抗滑机制和设计计算具有较好的参考价值。     

桩及桩板墙加固路基边坡的对比室内模型试验研究

设计了尺寸相似比为1:25的室内试验模型,对两组不同支护方式下预设滑面的边坡模型进行逐级水平推移式加载,对比分析了在横向荷载作用下抗滑桩及桩板式挡墙（后置式挡土板）两种支护结构的受力及变形特点（考虑深层滑坡）。研究发现:边坡-支护结构系统的破坏明显分为3个阶段,即滑体土压密阶段、支护结构主要变形阶段及支护结构失效阶段;距桩顶14cm的同一水平位置桩后土压力传递效率较低,与距加载板位置远近成反比,呈指数变化规律;抗滑桩仍是两种支护结构的主要受力构件,挡土板延长了模型破坏的主要变形阶段,加固效果显著;桩板支护结构较抗滑桩支护多承受一级荷载（0.5kN）,承载力提高了14.29%;挡土板优化了桩后土压力的分布形式,使作用在整个桩背侧土压力合力的作用点更靠近锚固端,有利于抵抗桩身的挠曲变形。本研究可为这两种边坡支护结构形式的选择提供参考。