沉管隧道结构耐火保护技术数值模拟研究

沉管隧道由于其结构特殊性,空间密闭,存在管节及节段接头,一旦发生火灾,给人员安全带来威胁的同时也会对隧道结构造成严重破坏。本文从数值模拟方面,分别针对沉管隧道局部1∶1结构、管节接头,在RABT升温曲线下,不同厚度防火板保护下模拟受火2h,进行了模拟计算,并对计算结果分析,通过分析可为以后相关科研及实际应用提供参考。     

大型沉管隧道管节接头刚度特性研究

沉管隧道管节接头具有调节沉管隧道受力性能以及适应隧道不均匀变形的功能,在隧道运营中起着非常重要的作用。文章以港珠澳沉管隧道管节接头为研究对象,建立了管节接头刚度的三维非线性有限元计算模型,对管节接头的受力变形特征进行了分析,分别得到了管节接头轴向压缩刚度、弯曲刚度与轴向压缩荷载、压缩弯矩之间的变化规律。结果表明:轴向压缩刚度随轴向压缩荷载增大而增大;轴向弯曲刚度随轴向荷载增大而增大,但在相同轴压下,弯曲刚度随弯矩增大而减小。此外,结合管节接头模型试验进一步研究了管节接头轴向压缩刚度和弯曲刚度的变化规律及影响因素,并对比分析了有限元计算结果与模型试验结果,模型试验得出的接头刚度变化规律与有限元模拟结果一致。研究得到的管节刚度对沉管隧道整体计算研究具有重要参考意义。     

襄阳汉江沉管隧道设计关键技术

基于襄阳汉江沉管隧道的工程设计实践,针对该隧道强冲刷、强透水地层深厚、防洪要求高等特点,对隧道平纵布置、管节及接头止水结构、干坞选型及结构、沉管基础及回填、沉管最终接头及对接端止水结构等进行了研究.结果表明:(1)内河沉管隧道采用长距离双轴线干坞布置方式,通过格形地下连续墙、超深落底式帷幕、地下连续墙预应力锚索垂直支护...     

襄阳汉江沉管隧道设计关键技术北大核心CSCD

基于襄阳汉江沉管隧道的工程设计实践,针对该隧道强冲刷、强透水地层深厚、防洪要求高等特点,对隧道平纵布置、管节及接头止水结构、干坞选型及结构、沉管基础及回填、沉管最终接头及对接端止水结构等进行了研究。结果表明:(1)内河沉管隧道采用长距离双轴线干坞布置方式,通过格形地下连续墙、超深落底式帷幕、地下连续墙预应力锚索垂直支护和混凝土封底组合技术解决了强透水地层深基坑支护及隔水难题;(2)采用全断面顺浇技术进行整体式管节预制,实现了管节接头止水设施的全国产化;(3)在内河沉管隧道采用高精度浮式整平先铺卵石基础,并提出了强冲刷区管顶防冲保护解决方案;(4)采用了不设独立止推构造的陆域最终接头,并针对工程需求设置了大直径锁口钢管桩配合外侧止水墙的对接端支护结构及分片整体吊装双壁钢围堰二次止水结构。     

静力作用下沉管隧道三维数值模拟

沉管隧道纵断面结构计算常采用弹性地基梁或弹性地基板法,但这些方法较难真实模拟沉管隧道的受力情况,特别是接头的受力情况。文章以三维实体单元出发,引入适当的假设,对沉管隧道静力作用下的受力、位移,特别是接头受力情况进行了详细的模拟分析,对沉管隧道结构纵向计算做了有益的探索,对类似工程有较强的指导意义。     

考虑地基刚度不均匀影响的沉管隧道接头变形分析

沉管隧道接头是整个结构中最薄弱的环节,其刚度及变形特征对结构安全至关重要。当隧道下卧地层刚度不均匀时,接头变形将更加复杂,因此有必要对沉管隧道在不均匀地层条件下的接头特性进行深入分析。文章基于某沉管隧道工程,建立了三维精细化有限元模型,进行沉管隧道接头部件分析计算,对钢剪切键及混凝土剪切键的力学特性进行了深入研究,得到其剪切刚度取值。之后利用上述研究成果,建立三维壳-弹簧沉管管节模型,对隧道整体变形情况进行分析。考虑地基的不均匀性,进行多工况计算,分析沉管隧道接缝变形情况,验证接头结构的可靠性。     

沉管隧道管节柔性接头模型研究现状及展望

沉管隧道柔性接头柔度较大,能够适应软弱河床引起的不均匀沉降,并满足抗震要求,在实际工程中应用广泛。然而,柔性接头部件繁多,作用复杂,模型建立较为困难,造成沉管隧道静力及动力分析结果不准确。文章介绍了沉管隧道管节接头类型及柔性接头基本构造,从理论计算模型和数值计算模型两方面对国内外研究现状进行了回顾总结,简述了多种柔性接头模型作用机理,分析其合理性及不足之处,并对今后柔性接头模型研究提出了建议,包括:尝试采用接头模型试验研究方法,使结果更为直观;考虑主要接头部件,添加合理初始条件,建议采用数值解对柔性接头刚度进行描述;采用多种研究方法对比分析或多种接头模型对比分析,验证接头模型的可靠性。     

关于修建沉管隧道的若干技术问题

应用沉管法修建隧道日益增多,论文从管节划分、干坞选择、管节浮运及沉放、基槽及基础处理、浮力设计、防水、最终接头及抗震设计八个技术方面的问题进行了论述,以期提高我国沉管隧道设计和施工技术水平。     

沉管管节内河浮运的水力学特性及其稳定性分析

文章结合内河沉管隧道管节浮运的特点,建立了管节浮运运动模型和拖缆张力计算模型,给出了管节浮运的水力学计算公式,分别对管节在静水、不同流速及不同流向角下的浮运进行了计算模拟,并对特定干舷下管节浮运的浮态及稳定性进行了分析。研究结果表明,建立的计算模型适用于沉管管节内河浮运的水力特性模拟及稳定性分析,水流速度和流向角对浮运时管节的横荡和首摇的摆动幅值及频率均有明显影响,管节浮运应尽可能避免在横流下进行。研究成果可为内河沉管隧道管节的浮运施工提供理论指导。     

超长沉管隧道大型模型试验设计与应用

文章结合港珠澳大桥沉管隧道工程实例,采用局部相似装配式剪力键方案,对超长海底沉管隧道在不均匀沉降及不均匀荷载作用下的节段接头作用机理进行了研究。经材料配比与模型制作,进行了1:4.69的大型沉管节段模型试验;沉降模型试验平台经技术改造,能够满足试验过程中的模型搬运、对接、加载、复位等功能;控制试验平台底部千斤顶的差异沉降,可以模拟沉管节段接头纵向与横向的不均匀变位;采用钢筋计及压力盒对沉管结构钢筋应力、沉管结构与土体的接触压力进行测试,采用电阻应变花和光纤光栅应变花对剪力键表面及内部的应变进行测试。通过对所得试验数据的初步分析,得到了节段接头剪力键剪应力随差异沉降及剪应力沿沉管横截面的分布规律。     

沉管法隧道结构大修判别指标、标准的研究

根据沉管法隧道结构、构造及工法特点,结合已有工程设计、运营期间的专项维修整治经验,进行了沉管法隧道结构大修判别指标、标准的专题研究。介绍了结构总体变形、防水性能;管节结构的裂缝开展、渗漏水、极限承载力;分析了管节接头的张合、错台、渗漏、连接承载力等各项大修的判别指标与标准,希望能有助于沉管法隧道结构大修的科学决策和大修时机的合理把握,有利于大修工作的顺利进行。     

沉管隧道管段接头防水研究--数值模拟分析

从沉管隧道施工的特点可知,管段与管段之间的接头防水十分重要,若接头之间水密性不能得到保证,会危害整条隧道的安全使用.文章通过沉管隧道管段接头首道防线,也是最重要防线的GINA止水带的数值模拟研究,对GINA止水带不同压缩量下的防水能力、压缩剪切情况下的防水能力及耐久性等情况进行了模拟、计算、分析.望对今后类似的大型沉管隧道管段接头的设计、施工有所帮助.     

沉管隧道管节沉放过程中缆力与运动响应的测试分析

沉管隧道管节系泊沉放过程中,缆绳张力和管节姿态是两个关键的参数,决定着整个安装施工的工程质量甚至安全。为了克服广州洲头咀沉管隧道工程缆绳张力监测中遇到的荷载大、防水深度大、安装困难等难题,文章通过荷载验算、校准和防水处理等技术手段,进行了缆绳张力传感器的设计与制作,结合管节安装施工工艺,完成了缆绳张力和管节姿态的测试与分析,分析了管节这种方形系数较大的浮体结构的水流阻力系数,并将数值分析结果与现场试验结果进行了对比。研究表明:缆力传感器加工安装方便,能够满足工程监控要求;管节横向水流阻力系数取值为2.05;缆力与管节姿态的数值模拟结果与测试数据吻合较好。     

港珠澳大桥沉管隧道管节预制厂选址研究

文章主要介绍了港珠澳大桥工程概况和沉管隧道管节预制厂的选址过程。港珠澳大桥沉管隧道管节预制厂可供选择的场地有广州南沙龙穴岛及伶仃洋桂山岛。根据沉管隧道预制厂的概况、生产流程,及其对港珠澳大桥项目的重要性,明确了选址需要考虑的因素;通过对比和分析南沙龙穴岛与伶仃洋桂山岛的地理位置及交通情况,以及地质与岩土工程方面存在的问题,本着工程安全为最重要因素的思路,选择了伶仃洋桂山岛作为港珠澳大桥沉管隧道管节预制厂厂址。     

沉管隧道节段接头剪力键受力阶段与沉降控制标准研究

当沉管隧道节段下部的地基由于荷载或地层因素产生差异沉降时,剪力键是抵制节段接头张开与扭转的主要受力构件,也是接头防水的重要结构保证。文章在1∶4.69大比尺模型试验和有限元三维数值模拟中,将差异沉降作为可变荷载,对地基差异沉降下的沉管隧道节段接头剪力键受力规律进行了研究。试验及分析结果表明:在纵向与横向差异沉降下,沉管隧道节段接头剪力键的受力过程可以分为三个阶段。第一阶段为剪力键榫与剪力键槽间的缝隙及橡胶垫初步压缩阶段,应力增长速率较低;第二阶段为剪力键充分受力阶段,应力增长速率较高,当差异沉降达到一定量值后,节段接头会通过局部挤压或摩擦的方式帮助剪力键受力;第三阶段,剪力键进入屈服状态,此时剪力键仍能够继续受力,但已有微裂纹产生。根据剪力键在正常使用极限状态下的剪力值,所确定的沉管隧道节段允许纵向与横向差异沉降值分别为11.5 mm和11.1 mm。建议在沉管隧道沉放完成后,保留部分顶、底板位置的拉索,以提高节段接头剪力键的结构安全。     

沈家门港海底沉管隧道设计介绍

沉管法是修建水下隧道的一种先进施工方法,其设计需考虑结构、施工工艺、水文地质条件、运营等众多因素的影响。针对隧道工程和水文地质、沉管结构、管段沉放水流阻力等条件,以及系缆柱、接头防水、最终接头、工程耐久性等措施,对沈家门港海底沉管隧道工程的设计进行了分析。分析结果表明:沉管管段既要满足结构力学要求,又要满足施工中起浮运输及运营期抗浮、稳定性、耐久性要求,综合考虑各种因素才能设计出符合要求的沉管隧道结构。     

沉管隧道节段接头剪力空间分布规律研究

为研究沉管隧道节段接头剪力键剪力沿纵向与横向的空间分布规律,文章以地基差异沉降作为试验控制变量,在沉降试验平台上进行了1∶4.69的大比尺沉管节段接头模型试验。同时,在考虑剪力键橡胶垫双线性材料特性及与沉管节段之间、节段与土体之间接触效应的情况下,开展了沉管隧道节段的足尺三维数值模拟。通过模型试验结果与数值模拟结果的对比分析,表明:节段接头剪力键横向剪力分布存在不均衡性,单纯按剪力键榫与剪力键槽接触面积或平均分配接头剪力的设计方法存在一定缺陷;沉管隧道节段接头剪力沿纵向均呈开口向上的二次曲线左半部分的形态进行传递,但随着差异沉降的增大,剪力的衰减速率也在增大;纵向差异沉降时,节段接头剪力影响范围为3个节段;横向差异沉降时,节段接头剪力影响范围为4个节段。相关研究方法与成果可以为沉管隧道接头研究及剪力键设计提供参考与依据。     

基于有限元-无限元的沉管隧道三维动力响应分析

随着沉管隧道修建越来越多及近年来全球地震活动频发,沉管隧道及其接头在地震作用下的抗震性能成为目前研究的一大热点。文章立足于广州洲头咀沉管隧道工程的实际背景,基于ABAQUS软件有限元-无限元相结合的方法建立了沉管隧道-接头-场地土的三维实体模型,并通过在模型基底输入El Centro地震动时程,研究了不同接头连接刚度条件下沉管隧道不同接头处的动力响应特性。计算结果表明:隧道反应基本上呈对称分布,接头连接刚度越大,接头的内力(轴力、弯矩)也越大。在进行沉管隧道设计时,可以通过采用适当的接头刚度来控制接头的内力。     

港珠澳大桥最后一节巨型沉管安装成功

正3月7日,港珠澳大桥海底隧道最后一节巨型沉管——E30管节安装取得圆满成功,轴线、纵坡、艏尾高差等各项关键指标均满足设计标准。至此,33节世界最大体量沉管全部安装完毕,已建隧道总长达到5652米,距最终合龙仅差12米,广州海事局圆满完成这一"世纪工程"的33节沉管浮运和安装的安全护航任务。E30沉管位于隧道合龙口东侧,长171米,为异形曲线段管节,整体呈梯形。由于E29沉管已于2月中旬安装就位,最终接头已经制造完成,长度、位置均已无     

港珠澳工程沉管隧道施工技术介绍

沉管法因其施工方式先进,可操作性强,已逐渐成为修建水下大型隧道的一种成熟的施工工法。概要介绍了我国沉管隧道的现状与发展过程;以港珠澳工程沉管隧道施工为例,详细介绍了基槽开挖、基础处理、超大管节预制及浮运沉放的施工技术;对沉管隧道所应用的新工法、新材料、新机具、新工艺等关键技术进行了分析。