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旋挤钻法在软土及砂土地层施工灌注桩的研究

铁道工程学报 2024年第4期41卷 54-59页

作者：朱正余陶涛陈珣王玉波顾乡常聚友侯龙中铁十局集团有限公司济南250000 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 中铁四局集团有限公司合肥230000

研究目的:采用常规旋挖钻法在地下水丰富的黏土地层和软土及砂土地层施工的灌注桩,部分灌注桩因坍孔出现扩径和缩径,扩径浪费混凝土,缩径使灌注桩不合格,由此提出把旋挖钻法改进为旋挤钻法,达到灌注桩轻微扩径不缩径不浪费混凝土的完整... 详细信息

研究目的:采用常规旋挖钻法在地下水丰富的黏土地层和软土及砂土地层施工的灌注桩,部分灌注桩因坍孔出现扩径和缩径,扩径浪费混凝土,缩径使灌注桩不合格,由此提出把旋挖钻法改进为旋挤钻法,达到灌注桩轻微扩径不缩径不浪费混凝土的完整合格桩,本文对其展开研究。研究结论:(1)把旋挖钻法钻斗的慢速重钻改进为旋挤钻法钻斗的快速轻钻可行,可减小振动,挤密孔壁土,预防孔壁坍孔;(2)旋挤钻法成孔对于地表浅部极易坍孔地层用长护筒护壁,且护筒长度要大于极易坍孔地层厚度,对于易坍孔和不易坍孔地层用比重1.25和1.15等指标的泥浆护壁,且泥浆护壁是以垂直式的可控泥浆和离心力水平式的扰动土混合泥浆共同作用于护壁,迫使孔内部分扰动土与泥浆粘黏旋挤进入孔壁内,孔壁得到加固稳定不坍孔;(3)采用旋挤钻法在地下水丰富的黏土地层和软土及砂土地层施工的灌注桩,灌注混凝土充盈系数为1.02~1.03和1.04~1.05,均达到轻微扩径不缩径不浪费混凝土的完整合格桩;且成孔效率高,可减少污染、节约成本;(4)本研究成果可为铁路、公路等领域提高混凝土灌注桩施工质量提供参考。

关键词：旋挖钻法旋挤钻法慢速重钻快速轻钻护壁质量

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薄壁拉筋矩形钢管混凝土墩柱抗震性能研究

铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1495-1508页

作者：孙浩吕飞丁发兴李彪中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁三局集团有限公司山西太原030001

相比圆钢管混凝土墩柱,矩形钢管混凝土墩柱的惯性矩大、稳定性强,但其对填充混凝土的约束较差。为探究端部拉筋和加载方向对矩形钢管混凝土墩柱抗震性能的影响,开展2根方形和2根矩形钢管混凝土墩柱的拟静力试验,分析比较端部拉筋以及加... 详细信息

相比圆钢管混凝土墩柱,矩形钢管混凝土墩柱的惯性矩大、稳定性强,但其对填充混凝土的约束较差。为探究端部拉筋和加载方向对矩形钢管混凝土墩柱抗震性能的影响,开展2根方形和2根矩形钢管混凝土墩柱的拟静力试验,分析比较端部拉筋以及加载方向对桥墩的刚度、承载力、耗能、刚度退化以及残余变形的影响规律。并采用ABAQUS有限元软件建立拉筋钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型,有限元模型中混凝土单元引入裂缝,钢材引入韧性损伤以考虑更准确的拉筋钢管混凝土桥墩的抗震性能退化规律。研究结果表明:与传统钢管混凝土桥墩相比,端部拉筋约束钢管混凝土墩柱的屈服荷载、水平峰值荷载、累计耗能和弹性刚度分别提高49.3%、42.8%、24.1%和15.1%,抗震性能优于传统钢管混凝土桥墩。与弱轴加载相比,强轴加载时桥墩的屈服荷载、峰值荷载累积耗能和弹性刚度分别提高了45.1%、44.9%、51.7%和7.1%,表明强轴加载时更易发挥抗震性能。采用有限元软件建立的钢管混凝土桥墩精细三维实体-壳单元模型与试验结果吻合良好,反映了循环荷载下拉筋钢管混凝土桥墩的塑性大变形阶段承载力退化现象和滞回曲线“捏拢”效应。有限元模型计算的裂缝高度位置与试验结果基本一致。研究结果可为进一步优化钢管混凝土墩柱的设计提供参考。

关键词：拉筋钢管混凝土墩柱抗震性能有限元

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焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 15-25页

作者：丁发兴蔡勇强王莉萍孙浩吕飞黄修文中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁三局集团有限公司山西太原030000

大多数双钢板-混凝土组合剪力墙采用螺栓连接或焊接肋的方式使钢板和混凝土协同工作。然而,这种连接方式可能导致整体性和塑性变形效率较低,且制作复杂,焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙能够有效地避免这些问题。为了深入研究焊接多腔... 详细信息

大多数双钢板-混凝土组合剪力墙采用螺栓连接或焊接肋的方式使钢板和混凝土协同工作。然而,这种连接方式可能导致整体性和塑性变形效率较低,且制作复杂,焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙能够有效地避免这些问题。为了深入研究焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,基于约束混凝土真三轴塑性-损伤本构模型和钢材弹塑性混合强化-韧性损伤本构模型,建立了组合剪力墙的精细化三维实体-壳模型,将模拟所得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、弹性刚度、承载力、累积耗能、等效阻尼粘滞系数和延性系数与已有拟静力试验结果相比较,发现两者吻合较好。分析结果表明:轴压比对组合剪力墙模型算例刚度和承载力的影响较小,而随剪跨比增大,组合剪力墙模型算例的刚度和承载力呈线性降低;轴压比对组合剪力墙模型算例总塑性耗能的影响较小,而剪跨比的影响较大,剪力墙总塑性耗能随剪跨比增大而降低;轴压比和剪跨比都不会改变算例各部件的耗能分配机制,即组合剪力墙模型算例以外钢板和内隔板耗能为主。

关键词：双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能塑性耗能有限元分析

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盾构区间隧道侧穿桥梁施工稳定性分析

科技创新与应用 2024年第25期14卷 117-120页

作者：贺晨中铁三局集团第四工程有限公司

当盾构区间隧道侧穿桥梁时，施工会引起较大的地表沉降和应力变化，加大施工过程的风险，并对项目自身及沿线桥梁的安全性产生一定的影响。以青岛某地铁某线路盾构隧道侧穿桥梁为背景，通过建立盾构侧穿桥梁施工的三维有限元模型，评估... 详细信息

当盾构区间隧道侧穿桥梁时，施工会引起较大的地表沉降和应力变化，加大施工过程的风险，并对项目自身及沿线桥梁的安全性产生一定的影响。以青岛某地铁某线路盾构隧道侧穿桥梁为背景，通过建立盾构侧穿桥梁施工的三维有限元模型，评估侧穿桥梁过程中施工的稳定性，结合盾构侧穿桥梁的施工工艺，对土体位移、管片变形、桥墩及桥桩的规律进行研究。结果表明，在双线隧道开挖的过程中，地表、管片、桥墩及桥桩的竖向位移与水平位移数值均较小，均满足施工规范要求。研究结果可为类似盾构侧穿桥梁的施工提供参考。

关键词：地铁稳定性分析数值计算盾构隧道桥梁施工

济南地铁汽修厂站深大基坑拆撑过程的稳定性分析

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城市轨道交通研究 2024年第6期27卷 207-214页

作者：赫德亮中铁十四局集团第四工程有限公司济南250002

[目的]地铁站深大基坑在拆撑过程中容易失稳,影响工程安全。故须针对地铁站深大基坑拆撑过程中的稳定性进行分析。[方法]依托济南地铁汽修厂站深大基坑工程,针对支撑轴力、地下连续墙变形和地面沉降,采用现场监测与三维数值模拟相结合... 详细信息

[目的]地铁站深大基坑在拆撑过程中容易失稳,影响工程安全。故须针对地铁站深大基坑拆撑过程中的稳定性进行分析。[方法]依托济南地铁汽修厂站深大基坑工程,针对支撑轴力、地下连续墙变形和地面沉降,采用现场监测与三维数值模拟相结合的方法,研究深大基坑开挖拆撑期间的变形特性及力学响应动态演化规律。[结果及结论]基坑开挖完成,地下连续墙水平位移最大处深度为总开挖深度的0.7~0.8倍;拆除底部钢支撑后,地下连续墙的墙体变形速度加快,第一道混凝土支撑的轴力值为稳定时轴力的4~6倍;为保证施工安全,应尽量减少无支撑时间;基坑施工地面主要影响区域为地下连续墙后0~20 m范围,应作为监测重点。现场监测结果验证了数值模拟的有效性。

关键词：地铁车站深大基坑支撑拆除稳定性分析

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复杂艰险山区铁路隧道勘察现状分析与总结

铁道工程学报 2024年第2期41卷 6-10,15页

作者：张营旭张广泽许胜李有贵刘小莎吴西峰中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100844 西南石油大学成都610500 中铁三局集团桥隧工程有限公司成都610036

研究目的:艰险山区地质条件复杂,勘察期间难以详尽查明艰险山区隧道的工程地质问题,导致施工期间揭示的地质情况与勘察成果存在一定差异,勘察精度不能满足艰险山区隧道建设的需要。依托艰险山区5条铁路隧道工程已有勘察成果与施工资料,... 详细信息

研究目的:艰险山区地质条件复杂,勘察期间难以详尽查明艰险山区隧道的工程地质问题,导致施工期间揭示的地质情况与勘察成果存在一定差异,勘察精度不能满足艰险山区隧道建设的需要。依托艰险山区5条铁路隧道工程已有勘察成果与施工资料,通过分析隧道建设过程中存在的围岩变更、重大地质条件变化、工期延误与投资超概问题,对艰险山区复杂地质铁路隧道地质勘察现状进行分析与总结,以期提高艰险山区复杂地质铁路隧道勘察精度。研究结论:(1)导致隧道施工期间揭示地质情况与勘察成果存在差异的主要勘察原因是勘察周期设计不合理、勘探点布置不合理、地下水以及软岩大变形识别精度不足;(2)基于此提出了调整勘察周期、优化勘探点布置、高压富水带精细化评价以及高地应力环境软岩大变形分级的对策;(3)本研究成果可为艰险山区复杂地质隧道工程地质勘察工作提供借鉴。

关键词：勘察总结围岩变更投资超概精细化评价软岩大变形

基于UAV高密度点云的结构面粗糙度分形特征与各向异性

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地球科学 2024年

作者：宋盛渊刘殿泽李保天赵明宇杨泽黄迪王思骢吉林大学建设工程学院中铁三局集团第六工程有限公司

为研究岩体结构面各向异性对粗糙度评价的影响，以藏东南某铁路察达工点高陡斜坡为研究对象，运用无人机综合摄影测量技术，提取研究区结构面高密度点云并剪裁结构面轮廓线，采用修正直边法与盒维数法求算粗糙度系数JRC与分形维数D，拟... 详细信息

为研究岩体结构面各向异性对粗糙度评价的影响，以藏东南某铁路察达工点高陡斜坡为研究对象，运用无人机综合摄影测量技术，提取研究区结构面高密度点云并剪裁结构面轮廓线，采用修正直边法与盒维数法求算粗糙度系数JRC与分形维数D，拟合JRC与D的新公式并利用数字化Barton标准线验证。选取压剪性和拉张性结构面各15个，运用新公式计算各采样方向的JRC。结果表明：压剪性结构面粗糙度各向异性规律显著，整体上JRC由剪切滑动方向至垂直剪切滑动方向递增，呈椭圆状分布；拉张性结构面粗糙度存在各向异性但无明显规律，JRC随采样角度变化波动较大，呈刺状分布。证明不同力学成因的结构面JRC各向异性存在差异，在评价粗糙度时应遵循不同采样规则。

关键词：无人机综合摄影测量高密度点云结构面粗糙度分形维数各向异性

水平层状岩隧道荷载计算公式修正方法及其应用

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第3期54卷 943-953页

作者：解仁伟中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司天津300300

为研究适用于水平层状围岩隧道的围岩荷载计算方法,指导实际隧道工程施工,采用理论推导的方式,结合数值模拟荷载-结构法计算模型,对水平层状围岩隧道的开挖工法和初期支护参数进行了优化。结果表明:1)水平层状围岩隧道塌落拱顶形成岩梁... 详细信息

为研究适用于水平层状围岩隧道的围岩荷载计算方法,指导实际隧道工程施工,采用理论推导的方式,结合数值模拟荷载-结构法计算模型,对水平层状围岩隧道的开挖工法和初期支护参数进行了优化。结果表明:1)水平层状围岩隧道塌落拱顶形成岩梁结构,基于此提出了针对水平层状岩隧道的围岩竖向荷载计算公式修正方法。2)基于掌子面力学平衡稳定分析模型,考虑塌落拱顶岩梁作用效应,通过计算得到了铜川隧道一号斜井工区水平层状砂岩、泥岩的岩梁极限厚度分别为1.7和2.3 m,当岩层厚度大于极限厚度时,岩梁可代替超前支护起到拱顶加固作用;同时计算表明Ⅲ、Ⅳ级围岩采用全断面法代替原来的台阶法施工,掌子面稳定系数满足规范要求。3)铜川隧道一号斜井工区Ⅲb型、Ⅳa型和Ⅳb型初期支护参数优化后,钢支撑最大间距分别为1.8、1.6、1.6 m,相应的截面最小安全系数分别为1.65、1.63、1.57,均满足规范中的安全系数控制基准要求。

关键词：水平层状岩荷载计算施工工法初期支护参数优化

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冻融条件下纤维混凝土的力学性能及损伤模型研究

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功能材料 2024年第2期55卷 2193-2200页

作者：仲海民中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司沈阳110043

以聚丙烯纤维(PP)为增韧材料,通过硝酸和超声协同处理对纤维表面进行了氧化处理,制备出了纤维混凝土,在氯化钠盐渍溶液中进行了快速冻融试验,研究了纤维表面处理时间对混凝土力学性能和抗冻性能的影响,建立了混凝土冻融损伤模型。结果表... 详细信息

以聚丙烯纤维(PP)为增韧材料,通过硝酸和超声协同处理对纤维表面进行了氧化处理,制备出了纤维混凝土,在氯化钠盐渍溶液中进行了快速冻融试验,研究了纤维表面处理时间对混凝土力学性能和抗冻性能的影响,建立了混凝土冻融损伤模型。结果表明,硝酸和超声协同处理后在纤维表面引入了更多的含氧基团,提高了纤维表面的化学活性,纤维表面出现了较多的凸起,表面粗糙度增加,纤维和混凝土基质的粘结性增强,混凝土的强度和韧性提高。纤维表面处理3 h的混凝土的抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为40.9和5.16 MPa。以纤维混凝土的相对动弹性模量、质量损失率分别与冻融次数进行了拟合并建立了冻融损伤模型,结果发现混凝土质量损失率与冻融次数的模型更为敏感,纤维表面处理3 h的混凝土的使用寿命最长为17.83年,所有模型的拟合优度均超过0.95,损伤模型能够较准确地反映出观测数据的变化,可用于预测混凝土在冻融循环下的寿命。

关键词：聚丙烯纤维混凝土盐冻循环力学性能损伤模型