沉管隧道管节接头剪切破坏试验

为了研究沉管隧道最薄弱的环节-接头的受力特点和破坏机制,根据实际沉管隧道接头形式开展了1：4大比例尺的沉管隧道接头低周往复加载拟静力试验。试验模型由2节钢筋混凝土管节组成,接头主要由钢筋混凝土剪力键和橡胶填塞垫构成,为贴近实际工程结构反应,试验模型采用与实际工程相同强度的钢筋和商品混凝土。利用顶杆位移计和拉线位移计等传感器得到了试验模型在循环剪切荷载作用下的接头破坏机理,并分别从沉管隧道试验模型的荷载-位移滞回曲线、接头抗剪承载力、接头与管段刚度比3个方面对试验结构进行了分析。试验结果表明：橡胶填充垫对沉管隧道接头具有缓冲保护作用;低周往复荷载下沉管隧道接头主要经历橡胶垫弹性变形、橡胶垫与剪力键协同作用及剪力键塑性变形3个阶段;接头总抗剪承载力为674 kN（3个单键的抗剪承载力分别为417,320,417 kN）,接头抗剪能力并不是单个剪力键承载力的线性叠加,需考虑剪力键之间的协同作用;接头与管节的剪切刚度有效比为1/960~1/672,接头是抗震的薄弱环节,在受到地震荷载时,变形主要集中在接头部位,并主要由接头处剪力键承担;接头的破坏模式主要体现在剪力键凸榫的端部剪裂及其失效后接头的不可恢复性变形。     

沉管隧道管节预制方法综述

沉管隧道工法是水下隧道建设的主要工法之一.文中对混凝土沉管管节预制的几种主要方法进行了简单介绍,总结了各自特点,并介绍了采用各种方法的典型工程案例.     

沉管隧道管节结构选型

通过分析近年来国内外沉管隧道工程的发展现状,以在建的港珠澳大桥海底沉管隧道为研究对象,对整体式管节与节段式管节开展了管节结构内力、管节及节段接头的受力与变形特性的计算分析,结果表明相比于整体式管节,节段式管节的结构内力降低显著,且管节接头的张开量有所减小,而管节接头的竖向剪力键受力基本相当,局部荷载段的节段接头剪力则较大。综合分析后,认为港珠澳大桥沉管隧道采用180m长的节段式管节结构形式是可接受的,研究结论可为其他同类工程提供参考。     

沉管隧道管节结构耐火保护技术

本文通过对现有隧道结构防火技术进行了技术经济比较,依托构件与实体隧道火灾试验平台,开展了沉管隧道管节构件耐火保护试验,提出了港珠澳沉管隧道管节结构耐火保护技术建议方案。     

大型沉管隧道管节工厂化预制关键技术

基于大型沉管隧道的节段式管节设计施工理念,以厄勒海峡沉管隧道管节的工厂化制作为工程背景,对沉管隧道管节预制的一种新技术--工厂化预制技术的基本原理、场地布置、工艺流程以及工厂化预制所涉及的模板工艺、混凝土浇筑及管节顶推等关键技术点进行介绍。工程实践表明该方法具有占地少、经济环保、施工周期短、质量可靠性高、全天候施工等优点, 能大大提高管节的制作速度与质量,降低工程成本。     

超宽沉管隧道横向地基刚度数值模拟研究

以深中通道沉管隧道工程为背景,对不同地层条件下的横向地基刚度的分布模式进行了研究。选取了典型的3个横断面,利用Plaxis2d有限元分析软件建立了地基—沉管隧道—回填荷载的二维数值模型,研究了软弱地基、硬岩及软硬不均匀地基条件下沉管隧道沉降规律及横向地基刚度分布模式。分析结果表明,管底地基刚度分布与两侧回填大小、施工工序密切相关,基底的软硬程度对沉降特征、管底接触应力及横向地基刚度分布模式影响很大,并且在沉管下沉、两侧锁定的工况条件下,基底的软硬程度对结构脱空位置有很大地影响。     

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下： 1）运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm; 2）设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能; 3）运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。     

沉管隧道柔性接头压缩性能研究

柔性管节接头是沉管隧道的重要组成部分，接头的压缩性能决定了沉管接头的水密性能及安全性，但目前针对沉管隧道柔性接头压缩性能的研究相对缺乏，接头压缩性能参数的取值缺乏试验结果的支撑。基于此，以港珠澳大桥沉管隧道为研究背景，设计了几何比尺为1：10的隧道管节和接头模型，并进行了大比尺结构试验和止水带材性试验。通过对沉管隧道管节柔性接头逐级施加轴向荷载，试验获得了接头轴向位移随轴向荷载的变化曲线，并与止水带材性试验结果进行了对比分析，揭示了柔性接头的非线性压缩性能：接头压缩性能受GINA止水带自身压缩性能影响；相比材性试验，结构试验结果中接头压缩量普遍偏小2~3 mm，相对差异可达21%。为了进一步验证试验结果，分别建立了二维和三维止水带有限元模型，通过对比试验结果与有限元计算结果，分析并量化了试验中支座摩擦、止水带长度、形状及其横向约束等对试验结果的影响规律。量化分析结果显示，支座摩擦、止水带长度及横向约束对试验结果影响较小，可忽略不计，但止水带纵向尺寸对结构压缩性能影响较为显著，结果相差最大达到8.8%。最后基于试验结果提出了一种可用于模拟沉管接头压缩性能的简化力学计算模型，亦可应用于其他柔性接头的轴向力学分析。     

超大异型沉管隧道管节远距离海上拖航技术研究

为解决超大异型沉管隧道管节长距离海上拖航过程中的稳性、运动响应及浅水吸底减小干舷等问题,提出利用静水力及水动力数值模拟计算方法,以2019年1月投入使用的香港中环湾仔绕道项目的超大异型沉管管节远距离海上拖航为例,研究了超大异形管节的拖航完整与破舱稳性、运动响应及浅水吸底情况,并据此分析得到最优拖航方案。超大异形管节拖航过程的浮态、稳性、运动响应及浅水吸底等数值模拟结果与工程实际数据十分吻合,验证了该方法的有效性,研究结果可为类似超大异形管节长距离海上拖航分析提供参考。     

港珠澳海底沉管隧道近陆域段管节防护设计

沉管隧道的回填防护根据功能需求,在纵向上可按照普通段、航道段及近陆域段3个分区进行防护。近陆域段防护需要考虑的影响因素多,且安全风险高,是沉管隧道工程防护设计的重点。以正在建设的港珠澳跨海通道工程中海底沉管隧道近人工岛陆域段的回填防护为研究对象,针对近陆域段采用柔性与刚性2种防护方案进行研究比选,提出适合项目特点的护坦潜堤式柔性防护方案,并详细分析了柔性防护方案的设计细节,通过防撞、防锚及稳定性方面的计算分析以及工程实践,证明这种防护方式是科学合理的。     

生物岛-大学城沉管隧道最终接头设计

最终接头的位置和选型对沉管隧道的工期和造价有较大影响,以生物岛-大学城隧道最终接头的设计实例,介绍了沉管隧道最终接头的设计方案和施工技术措施,对今后类似工程的设计有一定的指导意义。     

盾构隧道管片接头三维精细化数值模拟研究

针对现有盾构隧道管片接头构造数值模拟难以准确反映接头实际受力和变形过程的问题,以苏通GIL工程管片接头为研究对象,建立三维精细化接头数值模型,模型采用实体单元模拟接头混凝土、螺栓、套筒、垫片等构造并在螺栓上施加预紧力,采用梁单元模拟钢筋。通过接头抗弯足尺试验验证数值模型计算结果的准确性,进而分析螺栓连接状态对于接头抗弯性能的影响。结果表明： 1）所建立的接头三维精细化模型能较好地反映接头在压弯荷载作用下的变形规律,与接头抗弯足尺试验结果的对比表明其具有较好的计算准确度; 2）正负弯矩作用下,无螺栓时接头总体上更易发生张开和竖向变形,正弯矩下有无螺栓对于接头张开、竖向变形的影响较大且与轴力和弯矩有关,负弯矩下两者之间的差距较小且基本不变; 3）接头采用斜螺栓连接时,正弯矩下有无螺栓对于接头抗弯刚度的影响较负弯矩下更大。     

中国沉管隧道一览表

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岛隧工程沉管隧道最终接头钢壳混凝土施工技术

基于钢壳混凝土施工在国内属于新工艺,暂无成熟可参考经验,鉴于日本在钢壳混凝土领域研究较完善,故本施工技术主要通过引进、吸收、转化、创新的思想,参考其相关经验和国内规范,通过工艺试验验证确定钢壳混凝土配合比、浇注孔排气孔布置、浇注速度的控制及品质管理等,最终达到合理浇注港珠澳大桥最终接头钢壳混凝土的目的。     

沉管隧道节段接头作用机理及构造形式探讨

节段式管节是一种适宜于深厚软土地层的沉管隧道结构,通过对节段式沉管隧道的接头构造进行分类研究,着重探讨了节段接头构造类型、功能及其作用机理。为保证节段式沉管隧道的接头构造能达到预期的密水性和可靠耐久性,提出了止水带的安装技术要求。     

仑头-生物岛沉管隧道岸上最终接头设计

在沉管隧道工法中接头的处理一直是个难点，接头部位的设计质量关系到运营效果及维修费用，结合仑头—生物岛沉管隧道的情况，介绍了该隧道岸上最终接头设计中遇到的一些问题及解决方法。尽管该工程最终采用了水中接头，但岸上接头的思路对今后类似的工程将会有所启发。     

沉管隧道半刚性管节

港珠澳大桥沉管隧道上覆回淤厚度21 m,导致原先的节段式管节结构的失效概率大。为了降低风险,作者提出“半刚性管节结构”概念。通过不剪断原先节段式管节方案的临时预应力,来确保节段接头端面的摩擦力,从而用摩擦力与剪力键一同抵抗剪力,同时维持节段之间的相对转动能力;即令管节结构的健壮性得到提高。结合足尺物模试验对这个新结构优势进行了论证。对其中的关键问题预应力体系的设置进行了详述。并且报告了港珠澳大桥沉管隧道半刚性管节的应用案例。半刚性管节,相比节段式管节,在一些情况下,只是将临时预应力转变为永久预应力,施工费用未增加很多,但是管节的整体性与健壮性显著提高,因此半刚性管节是一种性价比较高的结构形式;特别对于水下基础施工质量控制困难、基础差异沉降不确定性大的工程,半刚性管节是值得考虑的一种管节纵向结构形式。     

大体积混凝土沉管隧道温度场的数值仿真分析

通过对广州国际创新城金光东沉管隧道进行有限元分析,模拟得到了沉管大体积混凝土的最高温度及其出现的位置。将其与现场监测数据对比表明,基于Midas FEA对沉管大体积混凝土进行的有限元分析结果可靠。通过进一步对散热系数入模温度及环境温度进行参数化分析,发现沉管大体积混凝土温度与热交换系数呈负相关,与混凝土的入模温度和环境温度呈正相关。这表明,要保证混凝土的浇筑质量,必须严格控制混凝土的入模温度及养护条件,其中降低混凝土的入模温度效果最为显著。     

北方首条沉管隧道沉管预制全面完工

<正>近日,北方首条沉管隧道——天津市重点工程海河隧道沉管预制全面完工。天津海河隧道线路全长3 648.5 m,隧道总长1 306 m,封闭段长378 m,沉管段长255 m,水下分3节沉管施工,沉管断面为36.6 m×9.65 m,基坑最大深度为26 m,总投资达23亿