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盾构法隧道纵向非线性地震响应分析与抗震设计研究

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盾构法隧道纵向非线性地震响应分析与抗震设计研究

作者：卢慈荣浙江大学

学位级别：硕士

盾构法隧道是现代都市生命线工程的重要组成部分，因此其地震安全性的研究具有极其重要的社会、政治和经济意义。本文重点研究了盾构法隧道纵向地震响应与抗震设计方面的问题，根据震害分析可将研究内容分为两个方面。一是盾构法隧道结... 详细信息

盾构法隧道是现代都市生命线工程的重要组成部分，因此其地震安全性的研究具有极其重要的社会、政治和经济意义。本文重点研究了盾构法隧道纵向地震响应与抗震设计方面的问题，根据震害分析可将研究内容分为两个方面。一是盾构法隧道结构在地震行波作用下的动力响应分析与抗震设计，二是盾构法隧道在不均匀震陷下的纵向受力研究与抗震设计。盾构法隧道由于其自身构造的复杂性，分析中首先要解决计算模型的建立问题，对比考虑各种现有模型后，本文选取了日本志波由纪夫等人提出的等价连续化模型，该模型可以避免对盾构法隧道结构的衬砌管片与纵向连接螺栓各自建模后所带来的接头单元刚度难以理论分析的问题。按该模型可将隧道视为粘弹塑性地基上的连续梁，土与结构之间的相互作用可用非线性弹簧和阻尼来模拟。针对目前模型的等价单元刚度计算中未能考虑轴向力与弯矩共同作用，在充分考虑螺栓非线性受力特性的基础上，本文首次推导出轴向力与弯矩同时作用场合非线性等价单元刚度的完备计算式。在此基础上针对地震行波和不均匀震陷，分别采用非线性动力有限元法和反应变位法编制相关分析程序;研究了中强震行波作用下盾构法隧道的纵向响应特性及相关抗震设计要点;分析了盾构法隧道在不均匀震陷下的纵向受力特性;并探讨了地基与隧道各构成要素对隧道纵向地震响应的影响以及螺栓非线性、不均匀震陷范围、地基刚度折减系数、隧道与其他构造物连接方式、震陷模式等要素对盾构法隧道在不均匀震陷下的纵向受力影响规律。通过算例分析，得出以下结论： 1．地震动作用下纵向螺栓搭接处往往成为盾构法隧道破损的薄弱环节，地下隧道结构抗震设计的原则不应该是抵抗周边土体的运动，而应该是将隧道设计成可适应其运动变位的柔性结构。 2．盾构法隧道结构的纵向抗震设计建议采用螺栓最大张开量作为设计的控制指标。同时，塑性比指标可较为直观地了解纵向连接截面上螺栓的受力情况。 3．采用等价连续化模型进行盾构法隧道的纵向受力分析时，等价弯曲刚度计算不考虑轴向力所得结果与实际有较大差异。因此，采用等价连续化模型进行盾构法隧道纵向受力分析时，在单元等价弯曲刚度计算中计入轴向作用力的影响是十分必要的。 4．行波作用时，在正常使用工况下反应变位法仍不失为简便实用的分析方法，但在螺栓进入塑性受力阶段后该法所得螺栓最大张开量就偏小了，此时就不得不借助于非线性动力有限元法进行隧道的纵向抗震分析。在中强震作用下，有必要考虑螺栓的非线性，同时螺栓强度的适当提高与预应力的施加有助于提高隧道的纵向受力性能，特别是螺栓预应力的施加，工程实践中无疑应尽可能采用。管片尺寸对隧道纵向抗震设计的影响相对较少，但从有利于接头受力与降低工程造价角度出发，适当降低管片厚度是合理的。而管片环宽的增大虽然给施工带来便利，但考虑到这会导致纵向连接螺栓易于进入塑性受力状态，故环宽的加大宜结合多方面因素慎重考虑。在发生不均匀震陷时，不均匀震陷范围、地基刚度折减系数、隧道与其他构造物连接方式及震陷模式对盾构法隧道的纵向受力影响较大，尤其是震陷模式宜根据具体的场地条件进行专门分析，隧道与其他构造物连接方式宜采用柔性连接。本文通过对盾构法隧道纵向响应特性的分析，得出各要素对其响应的影响规律，所得结论可为实际工程中盾构法隧道的初步设计提供有益的参考，同时所编制分析程序也可用于盾构法隧道在长期荷载作用下产生永久地基变形时的纵向受力分析与安全性验算。关键词:盾构法隧道纵向连接螺栓纵向地震响应等价连续化模型行波不均匀震陷非线性动力有限元共同作用

关键词：盾构法隧道纵向连接螺栓纵向地震响应等价连续化模型行波不均匀震陷非线性动力有限元共同作用

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盾构法隧道纵向地震响应特性

中国铁道科学 2005年第6期26卷 84-88页

作者：蒋建群卢慈荣沈林冲徐子平浙江大学建筑工程学院浙江杭州310027 杭州市地铁集团有限责任公司浙江杭州310003 浙江铁道建工实业有限公司浙江杭州310021

采用土—结相互作用的动力有限元法,引入无长度的3自由度弹簧单元模拟纵向螺栓接头,分析行波波长、地基刚度与阻尼对盾构法隧道纵向地震响应的影响。分析结果表明:行波从水平方向输入时有突变弯矩产生,突变弯矩随波长和阻尼的增大而减小... 详细信息

采用土—结相互作用的动力有限元法,引入无长度的3自由度弹簧单元模拟纵向螺栓接头,分析行波波长、地基刚度与阻尼对盾构法隧道纵向地震响应的影响。分析结果表明:行波从水平方向输入时有突变弯矩产生,突变弯矩随波长和阻尼的增大而减小,而地基刚度系数对突变弯矩的影响相对较小;行波作用下,产生的接头最大轴力及最大弯矩值均随波长的增大而减小,而地基刚度系数及阻尼系数取值对最大弯矩值的影响较小。因此,建议在实际工程设计计算中要重视输入地震动参数的选择,且取较小的阻尼系数。

关键词：盾构法隧道地震响应阻尼系数地基刚度系数接头刚度突变弯矩

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一种直流充电桩并充的控制方法

汽车知识 2024年第7期 112-114页

作者：卢慈荣深圳市永联科技股份有限公司

在全球能源危机的情况下，各国汽车电动化加速发展，带动电动汽车直流充电桩的发展。本文提出了一种直流充电桩并充的控制方法，该技术通过改变直流充电桩的控制系统与车辆BMS控制系统的CAN总线上的终端电阻来保证多枪并充时的通信质量... 详细信息

在全球能源危机的情况下，各国汽车电动化加速发展，带动电动汽车直流充电桩的发展。本文提出了一种直流充电桩并充的控制方法，该技术通过改变直流充电桩的控制系统与车辆BMS控制系统的CAN总线上的终端电阻来保证多枪并充时的通信质量，并在软件上对并充时充电桩自动适配CAN总线上的终端电阻，从而实现既可以做到单枪充电，也可以做到一机多枪并充或者跨桩并充，特别是针对三枪以上的电池系统。

关键词：直流充电桩并充电动汽车

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地铁基坑与托换桩相互影响的数值分析与监测

地下空间与工程学报 2018年第2期14卷 500-506页

作者：卢慈荣许原骑范礼彬赵元保中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州310014 河南省新乡水文水资源勘测局河南卫辉453100

地铁深基坑工程在城市中周边环境条件复杂,基坑开挖过程中对变形控制标准高,当深基坑临近既有建(构)筑物时尤其严格。本文以深圳地铁7号线某地下三层站下穿既有立交桥为工程背景,采用三维数值模拟分析、信息化施工和现场监控量测信息反... 详细信息

地铁深基坑工程在城市中周边环境条件复杂,基坑开挖过程中对变形控制标准高,当深基坑临近既有建(构)筑物时尤其严格。本文以深圳地铁7号线某地下三层站下穿既有立交桥为工程背景,采用三维数值模拟分析、信息化施工和现场监控量测信息反馈相结合的方法,对既有立交桥桩基托换及深基坑开挖对立交桥的叠加影响进行分析,保证立交桥在桥桩基托换和深基坑开挖过程中的安全。从安全可靠、经济合理的方面进行总结,提出了针对措施及建议,供类似工程参考。采用桩基托换、盖挖逆作法,并通过合理的施工组织安排,将基坑施工对周边环境的影响控制在安全范围内,是安全可行的。

关键词：地铁车站立交桥桩基托换基坑工程变形控制

软土地区多基坑及邻近地铁车站同步开挖设计方案分析

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建筑结构 2020年第S02期50卷 738-741页

作者：王海卢慈荣张鑫郑建灿绍兴市轨道交通集团有限公司绍兴312000 浙江大学建筑工程学院杭州310058 华汇工程设计集团股份有限公司绍兴312000 浙江中和建筑设计有限公司绍兴312000

以软土地区紧邻的多基坑及地铁车站基坑作为工程背景,介绍了多个基坑与地铁车站紧临并存在同期实施工况的复杂条件下,基坑分区同步实施的总体设计思路,以及采取的工程技术措施。对于同地块分期实施基坑,采用交接处共用围护桩再进行地下... 详细信息

以软土地区紧邻的多基坑及地铁车站基坑作为工程背景,介绍了多个基坑与地铁车站紧临并存在同期实施工况的复杂条件下,基坑分区同步实施的总体设计思路,以及采取的工程技术措施。对于同地块分期实施基坑,采用交接处共用围护桩再进行地下室结构连接的方案。对于临近地铁车站的基坑,采用控制开挖时序,待车站基坑施工完对地块应开挖地块基坑深度的结构板后再进行地块基坑开挖的方案。对于不同地下室之间实施连接的地下通道,采用顶管法实施。通过对本项目设计方案的介绍,可为软土地区类似复杂基坑工程设计及施工提供参考。

关键词：软土基坑同步开挖基坑分区围护桩顶管法

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基于单因素分析的某深基坑优化设计

铁道工程学报 2009年第3期26卷 84-88页

作者：杨将彭加强周奇辉卢慈荣中国水电顾问集团华东勘测设计研究院杭州300014

研究目的：深基坑工程涉及影响因素多,变量间作用关系复杂。通过本研究,拟找到一个施工便捷、结构安全、经济合理的支护体系。研究结论：基于仿真分析采用单因素分析方法结合具体地铁基坑工程分析了支护系统围护桩刚度、支撑刚度、围护... 详细信息

研究目的：深基坑工程涉及影响因素多,变量间作用关系复杂。通过本研究,拟找到一个施工便捷、结构安全、经济合理的支护体系。研究结论：基于仿真分析采用单因素分析方法结合具体地铁基坑工程分析了支护系统围护桩刚度、支撑刚度、围护桩的入土深度对基坑工作性状的影响,得出结论如下：（1）适当地增加围护桩墙和支撑的刚度可以减小围护结构的变形,提高基坑的稳定性,但如果刚度过大会使支撑轴力过大,导致支撑失稳破坏,还会造成工程造价的提高;（2）围护桩入土深度应控制在合适的范围内,一般在基坑（开挖）深度的1.2~1.4倍之间。入土深度过小、桩身整体变形过大使基坑破坏,入土深度过大,对变形的控制效果不明显,会增加工程造价;（3）对围护桩径进行优化,得出在800桩径的围护结构作用下地表沉降满足控制要求,且能极大地降低工程成本。

关键词：深基坑仿真分析优化设计单因素分析

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盾构掘进对地下管线损伤分析

低温建筑技术 2006年第4期28卷 56-58页

作者：潘杰楼永良卢慈荣杭州市城市基础设施开发总公司杭州310006 华东勘测设计研究院杭州310014

通过杭州地区土层条件下某待建盾构隧道掘进过程中对上方大型排水干管损伤情况的分析,探讨了地下管线在下方深层空间开发时,管线损伤的评判方法以及在盾构掘进产生较不利影响时的工程保护措施,得出一些有益于工程实践的结论。

关键词：隧道工程盾构管线损伤工程保护

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盾构掘进引起的地表变形分析综述

西部探矿工程 2006年第B06期18卷 353-356页

作者：卢慈荣朱月娟刘世明华东勘测设计研究院浙江杭州310014 杭州萧山建筑设计研究有限公司浙江杭州311241

综述了盾构掘进引起地表变形的特性,介绍了目前国内外盾构掘进引起地表变形的各种分析方法及其发展动态,并就各种分析方法作了简单的比较分析。

关键词：隧道工程盾构掘进地表变形扰动分析

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盾构法隧道纵向受力分析模型探讨

盾构法隧道纵向受力分析模型探讨