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湛江湾隧道是目前国内最深的跨海盾构隧道,其管片采用斜螺栓连接,错缝拼装,分别采用修正惯用法及梁-弹簧法计算最大覆土断面与最大水深断面管片的受力,并将实测管片受力、水-土压力值与理论计算结果进行比较,分析水-土压力分布模式,结果表明,修正惯用法与梁-弹簧法均可以较好地模拟隧道管片的受力形态,而梁-弹簧法比修正惯用法更接近实测结果;管片呈压扁状态,梁-弹簧法结果受封顶块的位置影响较大;太沙基松弛土压力及水-土压力线性分布模式对深埋海底隧道是适用和安全的;对于本工程来说,管片外荷载以径向水压力为主,是影响管片轴力的主要因素。以上成果可为今后跨海高水头盾构隧道管片的设计及施工提供参考。 相似文献
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盾构隧道衬砌结构受力分析的梁—弹簧系统模型 总被引：44，自引：6，他引：38
盾构隧道衬砌结构由若干管片及其间的连接螺栓组成。在其断面受力的工程设计中,目前普遍采用梁-弹簧系统模型来模拟其受力性态。其中,梁可分成直梁和曲梁两类。本文在考虑弹簧刚度的轴向、切向和转动效应的同时,从卡氏（Castigliano）第二定理出发,给出了梁-弹簧模型的矩阵式,并论证了直梁-弹簧模型与曲梁-弹簧模型的一致性关系。在数值模拟计算过程中,还考虑了地层反作用力非线性情形和管片接头转动刚度正、负弯矩时的非对称性问题。 相似文献
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将盾构隧道管片视为分段曲梁、管片之间为铰接关系、管片与地层之间为非线性接触关系,边界采用无限元吸收地震波的反向与折射,地层服从Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,地震波采用EI-Centro波,采用地层-结构法,应用隐式动力有限元分析地震荷载作用下管片轴力与弯矩分布情况。根据有限元计算结果,结合结构力学方法,校核管片配筋是否合理。与荷载结构法相比,其方法可模拟围岩与管片、管片与管片之间的相互关系,并可考虑锚杆等支护结构对管片受力的影响,因而,计算结果更为精确。研究为盾构隧道管片配筋优化设计,降低隧道支护成本,提供了一种管片配筋校核计算方法与设计依据。 相似文献
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寒区隧道围岩的最大冻结深度是隧道抗冻胀结构设计、防排水与保温隔热层设计的重要基础参数。基于准稳态假定,采用积分法推导了能够考虑衬砌、保温层及冻结围岩中未冻水含量的寒区隧道围岩最大冻结深度的解析计算公式;利用围岩温度场数值模拟结果反演得出了解析计算公式中的参数影响半径与冻结半径比 的取值,从而得到了围岩最大冻结深度的半解析解。将所得解的计算结果与现场实测数据及数值模拟结果进行了对比,验证了所得解的合理性。利用得到的半解析解分析了工程冻土段围岩冻结深度的影响因素,结果表明：初始地温、年平均气温对冻结深度的影响最为明显,岩体骨架导热系数、岩体孔隙率的影响次之。 相似文献
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大断面宽幅盾构管片三维内力分布分析 总被引：2，自引：1，他引：1
以武汉长江隧道工程为例,采用三维壳-弹簧计算模型,对不同幅宽和不同环间接头剪切刚度的管片衬砌结构力学分布进行了分析,并与梁-弹簧模型结果在量值上做了全面比较。研究表明,全环最大弯矩发生在幅宽边缘部位;环间接头剪力对幅宽边缘影响较大,而对幅宽中央影响偏小;当环间接头剪切刚度为非无穷大时,壳模型的幅宽边缘最大弯矩值略微大于梁弹簧模型相应结果,而当无穷大时两者数值则基本相等;壳模型的幅宽中央的最大弯矩值介于梁模型错缝与通缝拼装的数值之间,并随幅宽加大而趋于接近通缝拼装的结果;大幅宽条件下,不宜将梁-弹簧模型的环间最大剪力结果作为环间接头抗剪设计的计算依据。 相似文献
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提出止水帷幕条件下的深基坑降水预测的解析算法。以武汉长江航运中心深基坑为实例,概化其水文地质模型,以现场抽水试验数据分析止水帷幕的止水效果。基于此,修正非完整型干扰井群降深公式,结合镜像法原理编制计算程序进行降水预测解析计算,并与实测结果和数值模拟结果分别进行对比验证。研究表明：所概化的水文地质模型为承压含水层,东侧止水效果最差,南侧止水效果不如北侧,西侧止水效果最好。按原布井方案进行降水解析计算发现,在基坑南侧将达不到安全降水的目的,当增加2口降水井后降水效果有所改善,与实测结果和数值模拟结果基本一致。研究成果可指导工程设计,具有一定的实际应用价值。 相似文献
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采用一种桩-土体系共同作用的解析解考虑刚性桩复合地基,该解析解以剪切位移法为基础,进而通过其与垫层、筏板的相互作用计算筏板基础的沉降。用自编程序对算例计算的结果与ANSYS计算的结果进行对比,并与工程实测进行对比,结果吻合较好,表明该方法可行,有应用前景。 相似文献
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为分析加筋材料的抗弯刚度对加筋性能的影响,加筋材料采用梁单元形式。基于动态松弛法,通过定义梁单元的刚度矩阵,求解内力矢量,随后定义虚拟质量密度而建立总质量矩阵,将加筋材料的梁单元有限元模型嵌入到已有的动态松弛法求解程序中。通过对简支梁的简单加载模拟验证了该梁单元模型的准确性能。随后,将该有限元模型与已有的动态松弛法计算程序结合（含砂土本构及弱面单元模型）,对加筋砂土地基室内模型试验进行了数值模拟。将梁单元的模拟结果与杆单元（梁单元的特例）模拟结果进行了比较,并分别探讨了抗拉刚度和抗弯刚度对加筋砂土地基承载性能的影响。结果表明：抗拉刚度对承载能力的影响较小;抗弯刚度对承载力的影响程度与加筋材料的布置形式有关,特别是当加筋砂土中出现剪切带以后,其影响逐渐增大。因此,在分析加筋砂土结构的增强机制时,建议采用梁单元（具有一定的抗弯刚度）对加筋材料进行模拟。 相似文献
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传统的抗滑桩锚固段内力计算是将锚固段视为Winkler弹性地基梁,以幂级数解法为基础,采用地基系数m法或K法,通过查表得到桩身内力,计算过程较为繁琐,且受表中各系数的截断误差的影响,常使内力计算结果存在一些偏差。以地基系数m(K)法的有限差分法是一种较为理想的方法,但需通过迭代计算,且分段数较多。本文基于地基系数m(K)法推导了抗滑桩锚固段内力计算的反力荷载法计算公式,提出了计算精度控制方法;较之于有限差分法,本文方法无需迭代计算,具有分段数少的特点;编写了全桩内力计算和图形处理程序;计算实例表明,与传统方法相比,可有效提高抗滑桩内力分析效率和计算精度,有利于抗滑桩结构的优化设计。 相似文献
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圆形深基坑排桩框架支护结构算法 总被引：2，自引：0，他引：2
圆形深基坑工程在我国西南地区渐有出现,在其中的以砂卵石地层为主的地区深基坑支护结构型式多为排桩结合多道圈梁构成的排桩框架结构,但实践中一直没有合适的结构计算方法.针对工程实际的迫切需要,基于结构力学分析方法,提出了确定圆形深基坑排桩框架结构内力和变形的理论计算方法,即按多跨连续梁和弹性地基梁模型分段分析围护桩内力与变形,并考虑桩梁变形协调分析圈梁内力及变形,推导出了围护桩和圈梁的内力及变形理论计算公式.开展了模型试验研究,结果表明,桩顶侧向位移理论值与试验值分布规律整体上具有相似性,说明了理论计算方法具有一定的合理性.最后,给出了一具体实际工程的排桩和圈梁的内力及位移分析结果. 相似文献
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G.‐F. Zhao 《国际地质力学数值与分析法杂志》2014,38(10):1078-1100
This study develops the distinct lattice spring model (DLSM) for geometrically nonlinear large deformation problems. The formulation of a spring bond deformation under a large deformation is derived under the Lagrange framework using polar decomposition. The results reveal that the DLSM's stiffness matrix under small deformations is the tangent stiffness matrix of the DLSM under large deformations. The formulation of the spring bond internal force under a given configuration is also presented and can be used to calculate the unbalanced force. Using these formulations, three nonlinear solving methods (the Euler method, modified Euler method, and Newton method) are developed for the DLSM with which to tackle large deformation problems. To investigate the performance of the developed model, three numerical examples involving large deformations are presented, the results of which are also in good agreement with the analytical and finite element method solutions. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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有限差分法求解分析抗滑桩(或预应力锚索抗滑桩)常采用Winkle弹性地基梁法。在对有限差分法分析的基础上,文章改进了有限差分法求解抗滑桩全桩内力和变形的计算方法。对全桩整体采用有限差分方法求解其内力,避免了将桩身分为受荷段和锚固段及利用滑面处连续条件求解的复杂过程。该方法对滑坡推力与地基系数取值,可依据实际情况假定为广义形式来模拟土体对抗滑桩的作用工况。能很好地求解预应力锚索作用于桩身或桩身设多道锚索工况下的锚索拉力值。并利用Excel对该方法编程,能便捷地计算抗滑桩内力。分析计算结果,当差分节点单元长度适当时,计算结果能够较好地满足工程应用。对比有限元计算分析结果,相同节点单元长度下两者计算相差较小,且节点长度越小,越接近有限元结果。 相似文献
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格构梁作为一种新型的边坡防护体系,目前在工程实践中已广泛应用。然而工程设计中往往将格构梁拆分为单片梁计算,忽略了格构梁作为整体框架的特点,且设计主要采用手工计算和手工绘图,设计质量和设计速度都难以令人满意。基于以上考虑,利用十字交叉基础设计方法,对纵横梁的荷载分配情况进行讨论,采用Winkler弹性地基梁理论对格构梁的内力进行分析。在此基础上,将格构梁内力计算、配筋计算及施工图绘制集于一体,构建格构梁设计计算系统流程图,利用可视化程序设计语言Visual Basic结合CAD二次开发技术,开发相应的设计计算程序,实现了格构梁设计的智能化和一体化。 相似文献
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Xu Yingzi Zhang Baiqing Tang Huiming 《中国地质大学学报(英文版)》2005,16(3):271-276
With the rapid development of water facilities, hydroelectric projects, highways and railways in China, beam-anchor reinforcement has been widely used to stabilize slopes in recent years. But the theory for the design of beam-anchor reinforcement is far behind the application. Cross beam-ground anchor reinforcement is a combination of beams and anchors forming a new structure to prevent slope sliding. The forces in the beams are discussed using theoretical analysis and numerical modeling. The Winkler model is used to analyze the beams, and reasonable values of λ, length, spacing and cantilevered length for the beams are determined through a theoretical analysis. A three-dimensional finite element method is adopted to model the interaction of the beams and soils and a structure analysis is applied to treat the beams and to study the stress distribution in external and internal beams. The analytical results show that it is better to satisfy λ≥2π, the spacing between anchors ls should be lsλ<π/2 and cantilever length should be (0.3-0.5)ls for the optimum design. The numerical results show that the same design can be used for all beams in different directions, including the internal and external beams. The application of the analytical method for reinforcement beam analysis is acceptable. It is better to choose a safety coefficient of 1.3 for design based on the analytical method for safety. 相似文献
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This paper presents an analytical solution for the prediction of internal forces and displacements of a jointed segmental precast circular tunnel lining. The effects of joint stiffness on the performance of the tunnel lining are discussed. The ‘force method’ is used to determine the internal forces and displacements of jointed tunnel lining. Five shield‐driven tunnel cases are adopted to study the effects of joint stiffness, soil resistance, joint distribution and joint number on the internal forces and displacements of circular tunnels. Laboratory model tests are conducted to verify the proposed analytical solution. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献