斜拉鋼-混凝土組合樓蓋施工過程現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬

為研究軟土區(qū)地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形及周邊土體位移特性，運(yùn)用abaqus軟件對軟土區(qū)某地鐵深基坑施工過程進(jìn)行建模分析和安全監(jiān)測，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析.結(jié)果表明：采用摩爾庫倫模型模擬基坑施工過程得到的地連墻水平位移結(jié)果準(zhǔn)確，墻體最大水平位移的平均計(jì)算誤差為實(shí)測值的15%，周邊土體沉降計(jì)算值與實(shí)測值相比偏小；開挖最后一層土體且開挖面附近無支撐作用時(shí)，墻體水平變形明顯增大，長邊中點(diǎn)斷面及端部斷面變形增量分別為9.1和10.5mm，安全監(jiān)測應(yīng)以開挖面附近地連墻水平位移變化速率為控制指標(biāo);狹長型深基坑長邊中點(diǎn)斷面及端部斷面地連墻變形差異較大，應(yīng)針對不同位置分別制定變形監(jiān)測預(yù)警值;支撐軸力在開挖下一層土體時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大突變，設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮該突變對支撐安全儲(chǔ)備的影響，監(jiān)測應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注突變前后支撐軸力的變化.

在快速的發(fā)展的今天,經(jīng)濟(jì)水平不斷的提高,加快了我國的基礎(chǔ)建設(shè),其中隧道工程建設(shè)有了進(jìn)一步的發(fā)展,特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū),湖底隧道、城市地下交通軌道等等都已經(jīng)普遍存在。我國的地形復(fù)雜,在山嶺丘陵區(qū)較多的地區(qū),公路建設(shè)也有了一定的規(guī)模。但是山區(qū)公路的隧道建設(shè)選址等都是一個(gè)重要的工程,隧道施工安全就是重點(diǎn)研究的問題。本文主要對山區(qū)公路隧道進(jìn)行探究,對監(jiān)控量測和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確保安全,同時(shí)利用先進(jìn)的技術(shù),實(shí)現(xiàn)隧道施工的現(xiàn)代化。

以北京地區(qū)某地鐵深基坑工程為研究對象,介紹該工程場區(qū)的地質(zhì)條件,支護(hù)形式及施工工序;并根據(jù)施工過程的監(jiān)測結(jié)果,分析該基坑在開挖過程中圍護(hù)樁體和樁頂?shù)奈灰?、鋼支撐軸力及基坑周圍土體地表沉降的變化,借助有限元軟件對基坑開挖進(jìn)行數(shù)值模擬,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較分析,二者結(jié)果基本吻合,并且通過進(jìn)一步研究得到了基坑尺寸、樁體嵌固深度及施工工況對基坑變形規(guī)律的影響結(jié)果,為該支護(hù)形式下的深基坑設(shè)計(jì)與施工提供一定參考。

通過對某一山區(qū)公路隧道施工過程進(jìn)行數(shù)值模擬,對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,現(xiàn)場同時(shí)進(jìn)行施工監(jiān)測,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,得出隧道和周邊圍巖的變化規(guī)律,對改善隧道的施工方法,提高工程質(zhì)量,確保工程安全,具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。

北京地鐵5號線立水橋-立水橋北站段第2聯(lián)組合梁橋首次綜合施加強(qiáng)迫位移、預(yù)加靜荷載和張拉高強(qiáng)鋼筋三種方法對負(fù)彎矩區(qū)混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力,施工工序復(fù)雜,須保證其施工過程安全。以ansys有限元軟件為工作平臺(tái),采用一次性建立全橋模型,利用單元生死技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對橋梁施工過程中每一施工階段變形和應(yīng)力的數(shù)值模擬。該組合梁橋具有良好的力學(xué)特性,橋經(jīng)過多次體系轉(zhuǎn)換,組合梁橋施工過程安全,可行。與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)比較,采用現(xiàn)有通用有限元軟件可很好地對實(shí)際施工過程進(jìn)行仿真分析;施加強(qiáng)迫位移、預(yù)加靜荷載和張拉高強(qiáng)鋼筋三種方法綜合使用可有效為負(fù)彎矩區(qū)施加預(yù)應(yīng)力,其中預(yù)加靜荷載法最有效,但對鋼梁內(nèi)力及變形影響較大。

津塔建筑高度336.9m,基坑面積19764m2,大面積開挖深度-22.5m(最深-32.1m)。采用\"兩墻合一\"的地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu),內(nèi)支撐采用雙圓環(huán)形鋼筋混凝土體系。施工監(jiān)測表明:圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系的受力、變形均比較理想;通過數(shù)值模擬,對監(jiān)測數(shù)據(jù)作進(jìn)一步分析。

以phc管樁加固某物流加工二期標(biāo)準(zhǔn)倉庫、廠房項(xiàng)目為依托,進(jìn)行了吹填土地區(qū)phc管樁的擠土效應(yīng)研究。利用預(yù)先埋設(shè)的孔壓計(jì)和測斜計(jì),借助沉樁過程的現(xiàn)場測試手段,研究了phc管樁在沉樁過程中樁周孔壓變化和土體位移分布特征,發(fā)現(xiàn)沉樁過程中超孔隙水壓力隨距樁心距離的增加而近似呈線性規(guī)律衰減,影響范圍約為10倍樁徑,土體水平位移不僅與地基土性質(zhì)有關(guān),而且其分布特征也與深度有很大關(guān)系,表現(xiàn)為0.2～0.4倍樁長處土體水平位移較大。采用數(shù)值模擬有效地模擬了現(xiàn)場測試結(jié)果,進(jìn)而將結(jié)果推廣,得到了沉樁引起的樁周土體位移隨深度和距樁心距離的變化規(guī)律。數(shù)值模擬結(jié)果表明:樁-土界面摩擦特性和樁徑對土體位移場的影響較大。

應(yīng)用數(shù)值分析軟件對一三層板柱混凝土結(jié)構(gòu)的施工全過程進(jìn)行了模擬分析,并將模擬結(jié)果與1∶1的實(shí)際試驗(yàn)[1]結(jié)果相對比,驗(yàn)證了數(shù)值分析的可靠性。以此為基礎(chǔ)進(jìn)行的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),模擬值與試驗(yàn)值的變化趨勢是一致的,其絕對值也比較接近,但模擬值要小于實(shí)際值;此外,模擬分析也證實(shí),在施工期間,施工荷載不斷在支撐和樓板之間發(fā)生重分配,隨著樓板混凝土強(qiáng)度的增加,樓板分擔(dān)的荷載越來越大,支撐分擔(dān)的荷載越來越小。

文章以成都天府新區(qū)的中電建金屬結(jié)構(gòu)研發(fā)中心項(xiàng)目為工程背景,對采用液壓整體提升的鋼結(jié)構(gòu)連廊整體提升過程進(jìn)行模擬分析,并對整個(gè)從提升到裝修完成過程進(jìn)行拱度監(jiān)測。利用有限元軟件midasgen對提升過程的同步狀態(tài)和不同步狀態(tài)分別計(jì)算,通過分析得出結(jié)構(gòu)在提升過程的變形、應(yīng)力比。結(jié)果表明,在整體提升過程中,鋼結(jié)構(gòu)連廊的構(gòu)件滿足強(qiáng)度和剛度的要求,保證了整體提升過程的安全性和穩(wěn)定性。拱度的監(jiān)測結(jié)果表明,鋼連廊整體提升過程是安全的；在裝修完成后,其使用性能滿足要求。

通過混凝土劈裂實(shí)驗(yàn)和氯離子滲透實(shí)驗(yàn),得到了微裂隙對氯離子滲透性能影響的相關(guān)結(jié)論。為驗(yàn)證和解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,采用有限元數(shù)值模擬方法模擬混凝土劈裂及裂紋擴(kuò)展的全過程,探討裂紋擴(kuò)展趨勢及其分布規(guī)律。數(shù)值模擬再現(xiàn)了微裂紋萌生、擴(kuò)展、貫通直至失穩(wěn)的全過程,其破壞位置、形式均與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致,驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可行性;同時(shí),通過對橫向位移、微裂紋擴(kuò)展以及等效應(yīng)力分布變化過程的模擬分析,驗(yàn)證并解釋了試驗(yàn)中的相關(guān)結(jié)論?？梢?數(shù)值模擬方法對混凝土耐久性研究具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。

現(xiàn)代氣壓沉箱工法以自動(dòng)化挖排土、地面遙控操作區(qū)別于傳統(tǒng)氣壓沉箱工法,在大深度、近距離地下工程建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。針對氣壓沉箱特殊的施工工藝及流程,從現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值模擬,對上海某氣壓沉箱豎井施工對周邊地層變形的影響進(jìn)行研究。根據(jù)氣壓沉箱分節(jié)下沉特點(diǎn),對其下沉過程進(jìn)行力學(xué)分析,在僅考慮沉箱豎向受力平衡的前提下,提出用于分析施工全過程的周邊地層變形力學(xué)模型,并介紹其有限元數(shù)值模擬的實(shí)現(xiàn)方法。土體采用hardening-soil彈塑性模型,可以模擬土體初次加載–卸載–再加載之間的剛度差異。通過對氣壓沉箱工程實(shí)例施工全過程的有限元數(shù)值模擬,結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù),給出氣壓沉箱周邊土體地面沉降和深層水平位移的分布形式及地表影響范圍,同時(shí)也證實(shí)該力學(xué)模型及所采用土體參數(shù)的合理性和有效性。最后提出一個(gè)適合上海軟土地區(qū)氣壓沉箱施工周邊地表沉降計(jì)算模式,并與其他支撐開挖引起的地表沉降特征進(jìn)行比較分析。

以武漢市凱德廣場深基坑工程為依托,采用midasgtsnx有限元軟件和現(xiàn)場監(jiān)測對雙排樁進(jìn)行受力變形研究,經(jīng)對比分析可知:前后樁樁身位移、應(yīng)力隨深度變化曲線基本呈\"s\"形或反\"s\"形;樁間土體加固可減小樁身位移、應(yīng)力,但不改變樁身受力機(jī)理及位移、應(yīng)力隨樁身的變化規(guī)律;前后樁受力相似,上端都受到向坑內(nèi)的彎矩作用,單樁樁身坑內(nèi)側(cè)主受壓,坑外側(cè)主受拉,而樁底端受力剛好相反;樁中心線軸向應(yīng)力不為零,樁身受土體側(cè)摩阻力和連梁軸向拉壓荷載作用;樁間土加固后,樁、土間整體性更強(qiáng);雙排樁樁間連梁主受拉;坑內(nèi)預(yù)留土體深層水平位移隨深度基本呈線性變化。

采用有限元分析軟件plaxis對上海市某深基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及開挖過程進(jìn)行數(shù)值模擬,計(jì)算出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形、臨近地下管線的位移等結(jié)果。對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,并將計(jì)算值與實(shí)測值進(jìn)行相應(yīng)的對比分析,得到了基坑圍護(hù)體、土體的水平位移變化規(guī)律等結(jié)論。結(jié)論可用于深基坑的設(shè)計(jì)優(yōu)化和變形預(yù)測。

探究公路隧道設(shè)計(jì)中,仰拱的優(yōu)化對于改善隧道的受力和變形條件的影響。以三車道ⅳ2級圍巖段隧道為研究對象,借助flac3d有限差分軟件,采用hoek-brown屈服準(zhǔn)則,對替代仰拱的新型支護(hù)方案進(jìn)行了分析,并結(jié)合赤承高速公路的典型隧道斷面,現(xiàn)場監(jiān)測了錨桿軸力、初襯壓力以及二襯與初襯的接觸壓力等項(xiàng)目。通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬進(jìn)行分析,提出ⅳ_2級圍巖下替代仰拱的條件,底部加基礎(chǔ)梁的新型支護(hù)體系下隧道整體穩(wěn)定性滿足要求,研究成果可以為其他類似工程提供借鑒與指導(dǎo)。

采用單元死活技術(shù),以貴州省境內(nèi)的清水大橋?yàn)楣こ瘫尘?對預(yù)應(yīng)力桁式組合拱橋的施工過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,以了解成橋過程中的應(yīng)力、位移變化情況。計(jì)算結(jié)果顯示,該橋體系轉(zhuǎn)換之前力學(xué)性能良好,豎向位移較小;體系轉(zhuǎn)換之后局部區(qū)域拉應(yīng)力高于c50混凝土的抗拉極限強(qiáng)度,此為造成該區(qū)域產(chǎn)生裂縫的主要原因。

【目的】針對淺埋黃土隧洞頂覆土薄,自穩(wěn)能力差,特別是開挖初期變形增長較快,極易產(chǎn)生坍塌的特征,利用有限元方法模擬隧洞不同施工工序的施工過程,通過比較得出較為合理的施工工序,以指導(dǎo)工程施工。【方法】結(jié)合某工程輸水隧洞具體施工問題,利用有限元分析計(jì)算軟件adina,建立該隧洞的施工過程數(shù)值模擬模型,對上行法和下行法2種開挖過程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析2種施工過程中硐室周圍土體所產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變、屈服區(qū)以及位移等?！窘Y(jié)果】通過對隧洞施工工序的模擬分析,得到上行法開挖時(shí)的拱腳壓應(yīng)力是下行法開挖時(shí)的1.5倍,對于拱頂位移和塑性區(qū)范圍,上行法開挖均大于下行法。【結(jié)論】雖然該黃土隧洞埋深較淺,斷面較大,采用人工分層開挖,下行法和上行法2種工序均是穩(wěn)定的,但下行法優(yōu)于上行法。

為研究火災(zāi)下鋼-混凝土組合樓蓋的損傷機(jī)理,利用聲發(fā)射技術(shù)對組合樓蓋不同位置處的聲發(fā)射信號進(jìn)行監(jiān)測.通過聲發(fā)射系統(tǒng)采集的振鈴計(jì)數(shù)、幅值、能量和持續(xù)時(shí)間等基本參數(shù),結(jié)合試驗(yàn)宏觀現(xiàn)象,對聲發(fā)射進(jìn)行振鈴計(jì)數(shù)分析、ra-af關(guān)聯(lián)分析和b值-能量分析.研究表明:根據(jù)振鈴計(jì)數(shù)信號,可判斷構(gòu)件的裂縫開展密集程度及內(nèi)力變化,在降溫階段,次梁會(huì)對鋼筋混凝土板產(chǎn)生剪切裂縫,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生二次破壞；ra-af關(guān)聯(lián)分析能準(zhǔn)確地判斷出組合樓蓋的失效模式,可根據(jù)其失效模式進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)力分析；b值-能量分析可反映出試件破壞時(shí)的能量變化及試件的損傷程度,并推斷出構(gòu)件是否達(dá)到相應(yīng)的破壞狀態(tài).

某超高層為大懸臂轉(zhuǎn)換鋼桁架結(jié)構(gòu)體系,懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工支撐采用鋼桁架胎架,胎架在懸挑部分安裝焊接后拆除.為確保施工安全及結(jié)構(gòu)質(zhì)量,對整個(gè)施工過程在施工前進(jìn)行有限元模擬分析,對結(jié)構(gòu)受力變化規(guī)律進(jìn)行分析,進(jìn)行變形檢測.

為研究不同設(shè)計(jì)參數(shù)對山嶺隧道淺埋蓋挖段支護(hù)結(jié)構(gòu)承載變形特性的影響規(guī)律,以寧波309省道改線工程中的杜鵑谷隧道淺埋蓋挖段為依托,采用ansys分析軟件進(jìn)行隧道開挖支護(hù)數(shù)值模擬分析,探討不同圍巖特性、隧道埋深與蓋拱拱腳底板尺寸等不同設(shè)計(jì)參數(shù)對蓋拱內(nèi)力、初襯與二襯內(nèi)力以及拱腳底板沉降量的影響規(guī)律,揭示不同工況下隧道淺埋蓋挖段支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載變形特性,獲得各設(shè)計(jì)參數(shù)的建議取值范圍,為今后類似工程設(shè)計(jì)提供借鑒。

本文采用基于lagrangian理論的三維線性有限單元方法模擬了預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)現(xiàn)存應(yīng)力的鉆孔法釋放過程.通過外加載荷應(yīng)力場模擬現(xiàn)存應(yīng)力,用應(yīng)力釋放率描述釋放規(guī)律,用單元生死技術(shù)模擬鉆孔過程,研究了局部應(yīng)力狀態(tài)及應(yīng)力水平、鉆孔直徑、鉆孔間距等因素對彈性應(yīng)力釋放規(guī)律的影響.結(jié)果表明:應(yīng)力釋放值依賴于應(yīng)力初值、鉆孔直徑和深度;完全釋放深度隨孔徑增大而增大,但與應(yīng)力初值無關(guān);而用應(yīng)力釋放率和相對鉆進(jìn)深度(h/d)描述的釋放曲線不受鉆孔直徑、釋放區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)和初值變化的影響,具有廣泛適用性.最后,通過試驗(yàn)驗(yàn)證了本文計(jì)算結(jié)果的正確性.

采用土工格柵加筋處理路堤填土可有效解決路堤填土壓縮變形過大的問題,從而減小路橋過渡段橋臺(tái)與路堤的差異沉降以及緩解橋頭跳車的現(xiàn)象.通過現(xiàn)場試驗(yàn)對加筋路堤中格柵上、下表面土壓力與格柵變形進(jìn)行了監(jiān)測分析.采用有限元方法對比分析路堤在加筋與未加筋2種工況下路橋過渡段路堤變形的差異.結(jié)果表明:路堤加筋技術(shù)在橋臺(tái)附近減載作用明顯,隨著距橋臺(tái)距離的增加,減載作用逐漸減弱;路堤加筋技術(shù)有效減小了橋臺(tái)與路堤的差異沉降.最后,對樁體彈性模量、樁徑、筋材抗拉剛度、路堤填土黏聚力和路堤填土內(nèi)摩擦角進(jìn)行了參數(shù)分析.

近年來,雙向鋼-混凝土組合樓蓋逐漸在大跨度結(jié)構(gòu)體系中得到應(yīng)用。與普通鋼筋混凝土樓蓋相比,雙向鋼-混凝土組合樓蓋能提高延性和整體性能,并且降低結(jié)構(gòu)高度、大大減輕結(jié)構(gòu)自重和加快施工進(jìn)度。針對工程設(shè)計(jì)和施工難點(diǎn),介紹雙向鋼-混凝土組合樓蓋的適用范圍、尺寸選擇、計(jì)算方法、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、裂縫控制和施工方法,并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行較詳細(xì)的闡述,同時(shí)對比了雙向鋼-混凝土組合樓蓋與其他形式樓蓋的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。