地震作用下盾构隧道纵向接头的受力特征

实际工程中，盾构隧道纵向接头是结构受力和变形的薄弱部位，针对盾构隧道纵向接头细部构造在地震作用下的受力特征，提出了一套由整体到局部的数值分析流程.首先建立基于纵向等效刚度梁的三维地层-结构时程分析模型，然后以该模型计算得到的纵向内力极值作为盾构隧道整环三维分析模型的外荷载，获取隧道最不利区域边界力，最后将边界力施加在盾构隧道纵向接头局部精细化分析模型之上，分析纵向接头细部构造受力特征；并以某综合管廊工程为背景对该方法进行具体阐述和讨论. 研究结果表明:地震波横向激励时，盾构隧道纵向以往复的水平弯曲为主，而纵向激励时，则以往复的竖向弯曲和纵向拉压为主；在纵向张开量最大的局部区域，不论是轴向拉力工况还是纵向水平弯矩工况，该局部区域都处于受拉状态，两种工况对该局部区域受力模式不产生本质影响；当盾构隧道纵向最大张开量的局部区域受拉时，最大拉应力区均位于管片内侧手孔部位，最大压应力区则围绕螺栓孔成环形分布.      

我国水下盾构隧道代表性工程与发展趋势

进入21世纪以来,我国水下隧道进入快速发展阶段,取得了辉煌的成就,一大批已建和在建工程极大推进了我国乃至世界水下盾构隧道技术的进步。概述我国水下隧道的发展历史,总结南京长江隧道和广深港高铁狮子洋隧道等代表性已建水下隧道的技术难题和主要技术进步,梳理武汉三阳路长江隧道、佛莞城际铁路狮子洋隧道和苏通特高压输变电工程长江隧道等在建的代表性水下隧道和深茂铁路珠江口隧道、汕头湾海底隧道、南京和燕路长江隧道等拟建代表性水下隧道的特点和难点。进一步分析我国水下盾构隧道的发展趋势:由单一软土地层向土砂复合地层发展、由大直径向超大直径发展、由中等水压向高水压和超高水压发展、由常规岩土向特殊岩土和不良地质发展、由中等烈度地震区向高烈度地震区发展、由单一工法向多工法组合发展,并提出需要加强研究与创新的技术难题。我国水下隧道仍将处于高速发展期,需从规范、标准、地质勘察、设计、施工与管理、装备和材料等方面不断完善和创新。     

考虑环境作用的复合式衬砌结构设计方法探讨

研究目的:环境作用对复合式衬砌山岭隧道的初期支护和二次衬砌材料性能有不同的影响,特别是对于喷射混凝土,由于其厚度较薄,除考虑环境的接触性侵蚀外,渗漏溶蚀对材料性能的影响不可忽视.本文结合隧道工程的特点,提出复合式衬砌结构的设计方法需根据具体的环境作用条件.研究结论:隧道喷射混凝土厚度较薄,当水压力较大时,由于渗漏所产生的溶蚀将非常严重,在设计中必须加以考虑;不同环境条件对初期支护耐久性的影响不同,设计方法应根据环境介质的侵蚀性、水压力大小、水量大小等因素综合确定;对于以初期支护为主要承载结构的设计方法,仅仅依靠隧道施工期间的监测结果不足以评价整个使用年限内的安全性.     

大型管片衬砌结构受千斤顶推力作用的裂缝分析

针对盾构隧道开始施工阶段在千斤顶推进时发生的管片环少量裂缝现象,通过管片组合体加载模型对管片内部应力场的分布和传递特征进行了分析,得出了裂缝产生的主要原因,然后给出了相应工程措施.研究表明,对于有矩形手孔的钢筋混凝土管片,管片平均应力的集中部位呈八字形分布,从手孔外侧拐角处开始,沿着约30～45°斜向幅宽边缘延伸;剪切应力的集中部位则呈剪刀状,以手孔和定位孔为中心,沿着与环缝边缘约45°夹角方向从孔边拐角向四周延伸;非均匀接触的情况下,除硬物附近.其他管片边缘部位的应力总体水平也将有成倍提高;环向轴压对管片裂缝具有一定程度的抑制作用.     

海底沉管隧道关键技术设计与分析

研究目的：沉管法是水下隧道修建的一种先进方法，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。结合沈家门港海底沉管隧道工程设计，对其几个关键技术进行了分析研究，以指导设计。 研究结论：通过对隧道水文条件、沉管结构及管段沉放水流阻力、GINA橡胶止水带选型计算、工程耐久性设计措施等方面的分析研究，解决了该隧道的几个关键技术问题，并指导完成了隧道设计，取得了较好的效果，为海底沉管隧道设计积累参考经验。     

铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究

以广深港客运专线狮子洋水下盾构隧道为背景工程,采用轴向等效刚度模型,开展盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能模型试验,并结合数值模拟计算,研究在软硬交替地层且地表有局部附加荷载的复杂情况下,单、双层衬砌隧道纵向沉降与弯矩的变化规律.结果表明:隧道处于软硬交界地层中时,单层衬砌的纵向沉降受地层条件的变化作用明显,较大的沉降量和沉降差均发生在软土侧;双层衬砌可在一定程度上抵御受地层条件的变化作用而产生的不均匀沉降,隧道纵向中心最大沉降量和沉降差均较小;管片衬砌内侧施加连续的混凝土内衬后,隧道所受纵向弯矩成倍增大,最大正弯矩出现在隧道中央偏向软土侧,且混凝土内衬承受绝大部分弯矩;当荷载距隧道轴线3倍洞径以内时,会对隧道的纵向变形及内力产生影响.     

狮子洋水下盾构隧道衬砌结构受力的现场测试与计算分析

以狮子洋水下盾构隧道为背景,对管片衬砌在施工期和后期所受外荷载和结构内力进行长期现场追踪测试,总结衬砌结构外荷载和内力随时间变化规律。并采用三维壳-弹簧计算模型对大断面宽幅管片结构内力分布形态进行研究,与现场测试结果相互验证。研究结果表明:施工期管片衬砌脱环后容易形成无水压环箍作用下土体偏压状态;施工后期水、土压力长期随时间增长,结构内力随之增大,结构轴力较弯矩增幅明显。三维壳-弹簧计算模型适应大断面宽幅管片衬砌结构计算。试验和数值计算结果在量值和分布规律上一致。封顶块处弯矩较小,其弯矩由临近环衬砌结构承担;受环间接头错缝效应影响,幅宽边缘靠近衬砌结构纵缝处轴力发生突变。     

越江铁路隧道空气动力学问题的试验研究

采用模型试验对高速列车通过狮子洋隧道产生的复杂压力场进行了模拟。对模拟结果中的压力及压力梯度曲线进行分析,得到了狮子洋隧道空气动力学效应的相关特征参数,并将最大压力值、最大梯度值与国外理论计算结果进行了定量比较,表明其模型试验方法和结果具有较好的可靠性。     

我国铁路隧道通用图结构安全性的计算研究

我国既有铁路隧道大多按标准图或通用图设计,而标准图或通用图又是采用工程类比法设计,因此不能给出明确的结构安全系数。为了给今后的铁路隧道设计优化与既有隧道维护提供技术支撑,采用所建立的复合式衬砌总安全系数设计法,对以往标准图或通用参考图的结构安全系数进行校核,对影响安全性的主要因素进行分析,得出以下主要结论:(1) 2008年以来编制的铁路隧道通用参考图,结构总安全系数均偏高,具有一定的优化空间;而20世纪编制的时速140 km单线电气化铁路隧道标准图在软弱围岩地段的总安全系数偏低;(2)隧道埋深对安全系数的影响较大,地下水发育程度对耐久性影响较大,建议按照不同埋深、不同地下水发育程度进行支护参数优化;(3)隧道断面形状对安全系数影响较大,建议根据围岩压力分布形态采取合理的断面形状。     

软弱围岩下海底铁路盾构隧道全装配式内部结构列车振动响应研究

采用全装配式内部结构是实现隧道快速施工的重要途径,但在列车振动长期作用下,不同型式的内部结构与拼装方式产生的动力响应差异较大,可能造成内部结构变形或连接节点失效.鉴于此,调研了现有装配式内部结构类型,针对金塘海底隧道提出选用全装配式内部结构方案,对比分析不同内部结构方案(全拼装、部分拼装、全现浇)与不同连接方式(两端固...