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高地应力软岩隧道长期稳定性分析

铁道工程学报 2024年第4期41卷 60-67,89页

作者：邓云纲中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

研究目的:高地应力软岩具有明显的流变特性,流变过程中岩体参数随时间发生变化。本文结合梁王山隧道的设计施工方案,采用Cvisc模型对其施工过程及运营期间的围岩和支护的受力和变形情况进行分析,查明了隧道在施工阶段和长期运营阶段的... 详细信息

研究目的:高地应力软岩具有明显的流变特性,流变过程中岩体参数随时间发生变化。本文结合梁王山隧道的设计施工方案,采用Cvisc模型对其施工过程及运营期间的围岩和支护的受力和变形情况进行分析,查明了隧道在施工阶段和长期运营阶段的应力、应变和变形特性以及隧道支护结构的内力与变形随时间发展规律。研究结论:(1)在软岩隧道工程施工中,施工时应对隧道初支拱脚处适当加固,控制拱脚变形;(2)不仅要保证施工期的安全,更需要关注隧道在后期运营过程中的长期稳定性;(3)需根据全寿命周期内的围岩流变稳定状态设计支护结构的刚度,从而确保隧道结构长期稳定;(4)本研究成果可为高地应力软岩隧道施工安全和长期稳定性研究提供参考。

关键词：软岩隧道长期稳定性流变高地应力数值模拟

湖北省2000—2019年降水时空变化分析

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长江科学院院报 2024年第6期41卷 36-41页

作者：郑珉姣刘瑞龙杨雪刘琨张少佳湖北省水利水电规划勘测设计院水土保持设计处武汉430070

为评估长序列降水时空变化及其对旱涝灾害的影响,采用趋势分析、累积距平分析等方法,选择降水集中指数(PCI)、降水异常指数(PAI)等指标分析了湖北省2000—2019年20 a间降水时空分布特征以及旱涝灾害发生状况。结果表明:近20 a湖北省累... 详细信息

为评估长序列降水时空变化及其对旱涝灾害的影响,采用趋势分析、累积距平分析等方法,选择降水集中指数(PCI)、降水异常指数(PAI)等指标分析了湖北省2000—2019年20 a间降水时空分布特征以及旱涝灾害发生状况。结果表明:近20 a湖北省累计年降水量增加了0.03%,降水多集中在4—8月份,雨热同期;2019年较2000年东部降水量增加;纬度决定了省内降水量的基数,总体呈现南部多于北部,经度影响降雨量变幅,表现为东西方向降水量空间分布的较大变异性;20 a间的PCI呈下降趋势,降水季节性和时段性特征较明显,PAI显示2005—2015年期间具有洪涝转干旱的趋势,2015年SPI值最大为1.425,出现了较严重洪涝;总体来看湖北省旱涝灾害呈现周期性波动特点,时间周期特征显著。研究成果对年际尺度上区域气候变化应对、旱涝灾害预警等方面具有重要意义。

关键词：多年降水时空变化旱涝灾害降水指数湖北省

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平湖南至盐田港铁路线路改建方案研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 11-15页

作者：张江涛中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

研究目的:平盐铁路位于深圳市龙岗、盐田区,是主要承担盐田港海铁联运集装箱运输的货运专用铁路,因既有线技术标准较低,已成为制约平盐集疏运系统能力的瓶颈,需要对平盐铁路进行扩能改造。平盐铁路沿线城市化程度高,既有线改建控制因素... 详细信息

研究目的:平盐铁路位于深圳市龙岗、盐田区,是主要承担盐田港海铁联运集装箱运输的货运专用铁路,因既有线技术标准较低,已成为制约平盐集疏运系统能力的瓶颈,需要对平盐铁路进行扩能改造。平盐铁路沿线城市化程度高,既有线改建控制因素多,本文通过对平盐铁路的线路改建方案研究,对发达地区的既有线改建研究思路和原则进行探讨,重点研究沿既有通道地下增建二线方案和沿既有通道地下新建双线方案。研究结论:(1)沿既有通道地下新建双线方案虽投资有所增加,但新建双线标准提高至120 km/h,可有效提高货物集散效率;(2)深圳市城镇化程度高、人口密集、城市土地开发强度极高,控制因素多,通道内工程建设环境极为复杂,新建双线方案以隧道通过城区,减少对城市的影响,集约利用土地资源,契合城市规划和项目详细规划;(3)研究推荐采用沿既有通道地下新建双线方案;(4)本研究成果应用于平盐铁路改建方案的勘测设计中,与项目可行性研究审查批复方案一致。

关键词：平盐铁路既有线改建方案比选

时速350km高速铁路大跨度钢混混合连续刚构桥主梁设计参数研究

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铁道标准设计 2024年

作者：杨奇志张广潮龙俊贤张巨生中铁大桥勘测设计院集团有限公司

为给时速350km高速铁路无砟轨道大跨度钢混混合连续刚构桥梁设计提供理论依据，以上海至南京至合肥高速铁路南通特大桥跨通吕运河及沈海高速主跨210m钢混混合连续刚构桥为工程背景，借助空间有限元分析软件，对主梁关键设计参数进行敏... 详细信息

为给时速350km高速铁路无砟轨道大跨度钢混混合连续刚构桥梁设计提供理论依据，以上海至南京至合肥高速铁路南通特大桥跨通吕运河及沈海高速主跨210m钢混混合连续刚构桥为工程背景，借助空间有限元分析软件，对主梁关键设计参数进行敏感性分析，研究不同中跨钢箱梁长度、边中跨比以及高跨比等主梁关键设计参数工况下，结构整体刚度、内力、支反力、铺轨后残余徐变位移值等主导高速铁路桥梁结构设计的主要力学性能指标的变化规律，并在此基础上综合考虑结构受力性能、经济性等因素给出各项主梁关键设计参数的合理取值范围。研究结果表明：控制中跨钢箱梁长度的因素主要是铺轨后残余徐变位移及主梁内力，其合理取值为主跨的0.4～0.5倍，对应的主梁铺轨后残余徐变位移值及主梁内力值结果较为合理；边跨合理长度宜取主跨的0.45～0.55倍，此时桥梁结构边墩支座反力处于合理状态，同时主梁墩顶、边跨跨中、结合面以及中跨跨中内力值也处于相对合理区间；控制主梁高跨比的主要因素为结构铺轨后残余徐变位移，无砟轨道主梁高跨比合理取值支点截面为1/14，跨中为1/25，有砟轨道在运营阶段可采用体外束等措施局部调整线形，其高跨比合理取值支点截面为1/16，跨中为1/30。该桥型结构在上述合理设计参数下，列车运行速度在300km及以下时，各项受力性能均能满足规范要求。

关键词：高速铁路铁路桥钢混混合连续刚构设计参数钢混结合段边中跨比高跨比

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马鞍山长江公铁大桥主航道桥桥塔设计

桥梁建设 2024年第3期54卷 1-7页

作者：陈志涛黄细军刘汉顺杨学齐中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的... 详细信息

马鞍山长江公铁大桥主航道桥为双主跨1 120 m的三塔钢桁梁斜拉桥,桥梁跨度大、受力复杂,桥塔设计要求高。桥塔设计过程中对边中塔比例、结构形式、结构尺寸等进行比选分析,基于提高结构整体刚度、优化中塔受力和控制中塔基础工程规模的考虑,最终确定采用中塔塔顶高程高于边塔,边塔、中塔均为钢-混组合结构的方案。边塔塔高308 m和306 m,采用平面A形塔;中塔塔高345 m,采用空间A形塔。桥塔分为上塔柱、中塔柱、下塔柱3个区段。上塔柱为钢结构,采用钢锚箱式索塔锚固结构。中、上塔柱交界处设钢-混结合段,结合段外壁板布置PBL剪力键和剪力钉,结合段内设有一圈锚杆,钢塔柱竖向压应力通过结合段的承压板和剪力连接件传递至混凝土塔柱,拉应力通过锚杆传递至混凝土塔柱。中、下塔柱为混凝土结构,五边形截面。中、下塔柱交界位置设置横梁,边塔布置1道下横梁,中塔布置2道下横梁,中塔2道下横梁之间通过3道系梁连接。横梁均为预应力混凝土结构,系梁为钢筋混凝土结构。经计算,桥塔受力满足设计要求,桥塔各构件受力明确、安全合理。

关键词：公路铁路两用桥斜拉桥桥塔钢-混组合结构空间A形塔方案比选结构设计

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武汉市江汉四桥拓宽工程主桥设计关键技术

铁道标准设计 2024年第9期68卷 88-94页

作者：孙文峰陈宇王碧波程应刚余家富中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉430056

武汉市江汉四桥拓宽工程主桥采用与旧桥外形一致、呈反对称布置的主跨232 m独塔混合梁斜拉桥,跨径布置为(232+70+40+20)m,采用刚构体系。主梁采用钢-混叠合梁与预应力混凝土梁组成的混合梁,钢-混结合面位于主跨距桥塔中心线9 m处,主跨... 详细信息

武汉市江汉四桥拓宽工程主桥采用与旧桥外形一致、呈反对称布置的主跨232 m独塔混合梁斜拉桥,跨径布置为(232+70+40+20)m,采用刚构体系。主梁采用钢-混叠合梁与预应力混凝土梁组成的混合梁,钢-混结合面位于主跨距桥塔中心线9 m处,主跨采用双边工字形叠合梁,桥面宽23.5 m,标准梁高1.6 m;边跨采用预应力混凝土边主梁和箱形截面主梁,桥面宽23.5~27.0 m,标准梁高2.1 m。桥塔采用“A”形混凝土塔,塔高114.5 m,其下布置整体式承台,采用18根ϕ2.8 m的群桩基础。斜拉索按空间扇形双索面布置,共104根斜拉索,采用标准强度1770 MPa高强平行钢丝索,主跨梁端采用锚拉板锚固,边跨梁端设置槽口锚固,塔端采用锚固齿块锚固,主塔斜拉索锚固区纵、横桥向均配置有无粘结预应力钢棒。汉阳岸边墩采用T形钢筋混凝土板墩及钻孔桩基础;汉口岸边墩、辅助墩均采用钢筋混凝土独柱墩及钻孔桩基础。桥塔塔柱采用爬模施工;边跨主梁采用支架现浇施工,主跨主梁采用悬臂拼装施工。结构计算结果表明,大桥结构刚度及应力均满足要求。

关键词：拓宽工程独塔斜拉桥混合梁工字形叠合梁预应力混凝土边主梁 “A”形桥塔群桩基础桥梁设计

基于物质点-特征有限元耦合方法的向后侵蚀管涌模拟

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1318-1324页

作者：王兆南王刚金伟山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045 中国电建集团成都勘测设计院有限公司四川成都610072

向后侵蚀管涌是汛期堤坝中一种常见的渗透破坏形式,多发生在下游存在无保护出水口的二元结构堤基中。由于土体渗流在出水口处存在较高的水力梯度,使得固、液界面附近的土体极易被侵蚀带走,一旦侵蚀土体的上层存在不透水的黏土层时,便会... 详细信息

向后侵蚀管涌是汛期堤坝中一种常见的渗透破坏形式,多发生在下游存在无保护出水口的二元结构堤基中。由于土体渗流在出水口处存在较高的水力梯度,使得固、液界面附近的土体极易被侵蚀带走,一旦侵蚀土体的上层存在不透水的黏土层时,便会形成不断向上游迎水侧发展的管涌通道,最终导致堤坝出现失稳破坏。基于向后侵蚀管涌的发展过程,采用局部水力梯度作为管涌发展的判别准则,结合饱和孔隙介质的耦合物质点-特征有限元法,发展了一个能够模拟向后侵蚀管涌的新方法。新方法将求解域内的物质点分为3种粒子类型,对满足管涌触发条件的粒子进行删除,以此表示被侵蚀带走的土颗粒。由于算法中的流体部分采用了广义的Navier-Stokes方程进行描述,因此新方法能够同时计算孔隙水渗流和管道流体的自由流动。通过对小尺度模型试验的计算,验证了新方法在向后侵蚀管涌问题中的适用性。

关键词：向后侵蚀管涌耦合物质点-特征有限元法临界水力梯度

循环荷载对粉土海床中单桩横向承载特性的影响

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岩土工程学报 2024年第S2期46卷 189-193页

作者：汪明元孙吉主王勇杨洋中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州310014 武汉理工大学土建学院湖北武汉430070 中科院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071 华东勘测设计院(福建)有限公司福建福州350003

在较大的波浪荷载作用下,海洋单桩会出现承载力降低、甚至失稳现象。利用GDS三轴仪对杭州湾重塑海相粉土进行了静三轴、动三轴和循环后静三轴不排水剪试验,研究了循环荷载作用对循环后粉土变形和不排水强度特性的影响,分别建立了动孔压... 详细信息

在较大的波浪荷载作用下,海洋单桩会出现承载力降低、甚至失稳现象。利用GDS三轴仪对杭州湾重塑海相粉土进行了静三轴、动三轴和循环后静三轴不排水剪试验,研究了循环荷载作用对循环后粉土变形和不排水强度特性的影响,分别建立了动孔压比与循环应力比和循环次数、动孔压比与循环后不排水强度比及割线模量比的经验关系式。在此基础上,根据波浪荷载在海床深度方向的剪应力比分布,得到了桩侧粉土刚度和强度的衰减比深度分布,计算了波浪荷载对单桩横向承载特性的影响。在本算例条件下,波浪荷载对粉土海床的强度和刚度弱化随深度急剧衰减,影响深度约40 m,海床浅部约5 m深度有液化现象,循环荷载后桩身的刚性反应增强、位移和反弯点深度增加,弯矩和侧压力减小,总的横向承载力降低约40%。

关键词：循环应力比动孔压比不排水强度割线模量横向承载力

超大直径盾构隧道浅埋下穿铁路变形及控制技术研究

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铁道标准设计 2024年

作者：戴志成中铁第四勘察设计院集团有限公司

为探究超大直径盾构在下穿铁路时的沉降规律，以济泺路穿黄北延隧道工程双线超大直径盾构隧道下穿邯济铁路为背景，采用FLAC3D软件建立三维数值模型，采用Peck沉降公式对模型的可靠性进行验证，并针对不采取加固措施和采用“D型便梁+地... 详细信息

为探究超大直径盾构在下穿铁路时的沉降规律，以济泺路穿黄北延隧道工程双线超大直径盾构隧道下穿邯济铁路为背景，采用FLAC3D软件建立三维数值模型，采用Peck沉降公式对模型的可靠性进行验证，并针对不采取加固措施和采用“D型便梁+地层注浆”加固措施两种工况下隧道下穿铁路施工引起的变形规律进行研究。验证表明，使用该数值模拟方法的计算结果能够与Peck沉降公式较好地吻合，计算方法可靠。模拟结果表明，不采取任何加固措施，盾构直接下穿铁路，轨道最大沉降量为15.8mm，发生在铁路与盾构交叠处，而两隧道中线位置上方轨道沉降值为13.4mm，不能满足沉降限值7mm的要求；而采用加固措施后，地表最大沉降值为6.2mm，轨道最大沉降值为5.3mm，水平位移1.59mm，满足安全控制要求。综上所述，采取“D型便梁+地层注浆”加固措施进行变形控制效果明显，能够降低61%的地表沉降和66.5%的轨道沉降，使得轨道变形满足铁路运营控制标准。监测数据与数值计算的规律和数值基本相符，证明“D型便梁+地层注浆”的加固措施在超大直径盾构施工安全控制上的可行性。此外，由于盾构施工中地质状况及施工质量的不确定性，沉降预判可能出现偏差，因此，应积极对铁路轨道和路基变形进行监测，确保铁路运营的安全性及可靠性。

关键词：超大直径盾构隧道浅埋下穿运营铁路 D型便梁