针对梯形平面反对称布置双塔楼的风场作用和相互干扰研究较少的情况,首先对方形平面高层建筑的绕流进行数值模拟,并与风洞试验结果及其他数值模拟结果进行比较,验证了计算方法的可靠性;然后采用有限元对梯形平面反对称布置双塔楼在雷诺数较高时的风场进行模拟计算,并与雷诺数相近的圆形平面双塔楼的绕流进行比较,重点研究了平面形状对高层建筑受力系数的影响.结果表明:梯形平面单塔楼的平均阻力系数可以通过矩形平面单塔楼在不同长宽比下平均阻力系数的变化规律来定性判断;随着梯形平面双塔楼间距比的增大,存在受力系数发生明显变化的临界间距比;圆形平面双塔楼之间狭缝流体的动量较大,其受力系数发生变化的间距比小于梯形平面双塔楼受力系数发生变化的间距比;在间距比较大时梯形平面双塔楼的尾流干扰明显,而圆形平面双塔楼的尾流干扰可忽略.研究成果不仅可为该工程的抗风设计提供理论依据,而且可为类似建筑的抗风设计提供参考.

根据武汉地区长江三级阶地的地层特点,分别从泄水降压技术在实际工程中的应用、盲沟泄水降压试验模型的理论分析和试验结果,以及盲沟的可靠性和耐久性等方面对盲沟泄水降压的可行性进行了分析探讨.结果表明:试验模型渗流量的计算结果和试验结果相差不大;当地下构筑物基底位于渗透性较弱的黏土层中,采用盲沟泄水降压技术不仅可有效降低地下构筑物的抗浮水位,且盲沟的渗流量较小,长期泄水对周边环境的影响也较小.因此,当地下构筑物基底位于武汉长江三级阶地的黏土层中,采用盲沟泄水降压技术可有效降低甚至完全消除地下构筑物的抗浮水位,尤其对上部结构自重较轻的地铁地下车站的抗浮有着广阔的应用前景.

根据武汉地区长江三级阶地的地层特点和盲沟泄水降压抗浮原理,设计了盲沟泄水降压试验模型;选取武汉地区长江三级阶地的黏土和砂土 2种介质,对试验模型中筒底盲沟1和侧壁盲沟2在单独泄水和共同泄水过程中土层内的压力水头和渗流量进行试验和理论分析,研究不同工况下试验模型土层中压力水头的分布规律和渗流量大小,验证了盲沟泄水降压技术应用于武汉长江三级阶地黏土层中的可行性.研究成果可为地铁地下车站结构的抗浮稳定设计提供理论依据和技术支持,同时也可为市政地下工程及地下空间结构的抗浮稳定设计提供参考.

高水压长期侵蚀、穿越软弱下卧土层复杂多变等特点使得水下电力管廊隧道结构的运营安全问题较为突出,合理开展健康监测是极为必要的.本文依托苏通GIL综合管廊大直径越江盾构隧道工程,在调研隧址地质条件、设计方案及运营控制要求的基础上,结合水土压力计算与结构力学性能分析,开展大直径高水压越江盾构隧道结构健康监测方案的研究,确定了隧道结构的监测项目、监测部位、监测仪器选型方案及数据采集、传输与处理等技术,并对监测数据的数字化管理方案进行探讨.通过研究,明确以深槽最高水压、河床冲淤剧烈、覆土变化明显、超浅埋区段及淤泥质软黏土、粉土等典型土层为重点监测部位,布设13个断面开展水土压力、钢筋应力、螺栓轴力、接缝张开监测,并全线实施沉降监测;设计了集工程信息可视化、健康监测实时管理、结构安全动态评估、仪器故障诊断等功能于一体的健康监测数字化管理方案,指导了依托工程健康监测的实施及数据评价管理.方案可供类似水下隧道健康监测参考.

针对盾构隧道环间接头的选型问题进行研究,基于苏通GIL综合管廊工程,首先建立三维有限元动力分析模型,明确环间内力的分布特征,进而以此为依托设计了接头螺栓选型试验,采用足尺试验的方式对环间接头的破坏形式及承载极限进行研究,最终给出适用于本工程的螺栓型号.本文所得结论:纵向荷载激励下,隧道环间存在环间轴力,水平弯矩My及竖向弯矩Mz;且环间轴力远大于环间弯矩,说明隧道在纵向荷载激励下以纵向受拉为主.接头的破坏始于管片开裂,此时螺栓极限应力为672.2 MPa,超过8.8级机械强度螺栓屈服强度(640 MPa),小于10.9级机械强度螺栓屈服强度(900 MPa).因此,本工程中有必要采用10.9级机械强度的M40螺栓.

以某滨江软土地层逆作法深基坑为依托,利用有限差分软件对该基坑进行了数值仿真,结合监测数据对不同开挖深度下地连墙、内支撑轴力及基坑外土体沉降的变化规律进行了较为系统的研究.逆作法基坑地连墙的水平变形随开挖深度近似呈“弧形”分布,水平位移最大值出现的位置在基坑开挖面底部,与顺作基坑的变形规律区另别较大;基坑开挖影响范围较大,距离基坑开挖深度2倍的地表也能受到基坑开挖的影响,地表监测点的沉降趋势及沉降曲线形态类似;该模拟方法及变形监测所得规律可以为类似基坑工程提供科学指导和理论依据.

淮南-南京-上海1000 kV交流特高压苏通GIL综合管廊工程是世界上首次将特高压输电工程和隧道管廊结合的重大创新工程.工程具有大直径、长距离掘进、高水压、地质及河势复杂等特点.本文对工程总体设计成果,如平纵断面、横断面布置、隧道结构及特殊地段设计等关键技术问题进行了分析,其设计标准、工作思路、创新理念、建设经验等可为类似工程提供参考.

随着盾构隧道直径及幅宽的加大,综合考虑衬砌接头的传力及分布特性,传统的二维计算(梁-弹簧)模型已不足以更为全面地反映衬砌结构的空间力学特征.以ANSYS为平台,基于内置APDL和UIDL语言编制的“盾构管片衬砌三维分析程序”(3D Segment Lining Analysis Program of Shield Tunnel-SLAP 3D),建立壳-弹簧模型,对比分析地层参数(包括侧压力系数、地基抗力系数)、接头刚度参数(包括接头抗弯刚度、轴向抗拉压刚度、切向剪切刚度)对衬砌内力的影响,给出相关参数的取值原则.研究表明:进行衬砌内力计算时,接头抗弯刚度的取值宜通过工程类比或试验确定,在无法准确确定时可偏安全的取较大值;接头抗压、抗剪刚度在结构计算中可偏于安全的取大值.

依托苏通GIL综合管廊越江盾构隧道,针对运营期岸坡段可能出现的地表超载问题,文章通过建立三维有限元精细化分析模型,研究了不同超载形式下管片结构的变形与裂损特征,分析了断面收敛变形、接缝张开、结构内力随堆载的发展规律,揭示了大面积堆载、局部堆载两种超载模式下结构的损伤演化机理,提出了地表超载控制标准.针对穿越淤泥质粉质粘土的大直盾构隧道,研究表明:(1)大面积堆载工况下隧道变形破坏过程分为三个阶段,分别以设计荷载、拱腰内侧钢筋受压屈服为分界点,第一阶段表现为弹性受力,第二阶段为带裂缝工作的塑性阶段,第三阶段为加速变形失稳阶段,破坏时表现为拱腰受压屈服,竖向收敛为110.5 mm,接缝基本未张开;(2)局部堆载工况下隧道受力同样分为弹性、塑性及加速变形失稳三个阶段,分别以设计荷载、拱腰外侧钢筋受拉屈服为分界点,破坏表现为顶底受拉破坏,竖向收敛152.6 mm,接缝张开4.36mm;(3)大面积堆载模式下地表附加荷载的预警值为110 kPa,局部堆载模式下地表附加荷载的预警值为70 kPa.

随着城市轨道交通的迅猛发展和城市空间的限制,临近重要建构筑物的基坑工程成为岩土工程领域研究的热点和难点.针对武汉某基坑开挖各工况,采用PLAXIS有限元计算程序对临近基坑的既有蓄水池的影响进行模拟分析,得出基坑分步开挖时蓄水池的位移变化规律,并提出施工期间对水厂的保护方案.结果表明:PLAXIS能有效地模拟基坑开挖对周围环境的影响,对实际工程有一定的指导作用;基坑开挖会增加基坑周边既有的建构筑物侧向变形,应增加支护刚度满足建筑物的位移要求;基坑施工期间要保障既有建构筑物正常使用功能.

研究目的:某地铁区间盾构隧道在贯通交付铺轨后,经过对隧道位移多次监测数据的分析得知,隧道结构在水平向及竖直向两个方向上均不同程度的发生位移,沿隧道纵向位移最大值达到19.1 cm,超过规范限值,一定程度上影响隧道的使用功能,通过本研究分析得出漂移原因,同时提出针对性的处理措施.研究结论:(1)经过现场钻孔探查及地质雷达检测发现管片结构与围岩间盾尾间隙注浆不密实,出现不同程度的空洞,地层中地下水渗入,使得区间隧道结构悬浮于填充在盾尾间隙间的过水通道中;(2)隧道在施工荷载或其它随机作用的影响下,纵向刚度不足以抵抗上述作用,隧道结构出现漂移;(3)通过二次压注水泥-水玻璃双液浆,隧道结构盾尾间隙得以重新填充,隧道结构趋于稳定;(4)对应处理措施可应用于类似地铁盾构隧道工程.

Combining with the engineering example,the paper introduces the seven simulated construction conditions of the main structure of the project,adopts MIDAS/Gens7.3,the finite element software,to have the finite element internal stress deformation analysis of the main structures at the No.1,No.6 and No.7 construction conditions,and concludes all the conditions meet the demands of the regulation by the analysis.

基于ANSYS通用有限元软件,利用应力释放理论对盾构法施工的全过程进行了动态的三维数值模拟,数值模型中构筑了盾构机壳体单元、管片结构单元、盾尾注浆单元等,考虑了盾构到达前的扰动、盾壳对地层的临时支护效应、盾尾注浆的固结效应等施工过程中的因素,探明了地层位移在盾构施工中的动态变化规律。