荷载结构法

摘要： 为治理隧道洞口段二衬病害,以某隧道进洞口段二衬开裂病害实例,从二衬裂缝分布、衬砌厚度、钢筋间距、仰拱回填等方面分析衬砌病害特征,采用荷载结构法通过数值计算获得典型病害断面的弯矩、轴力、剪力和安全系数,评估隧道结构安全状态。研究表明:S0型和S5型衬砌最小安全系数均低于规范要求,运营安全风险较高。针对二衬病害提出了围岩注浆加固、二衬粘贴钢板加固、明洞段拆除重建、过程动态监测为核心的系统处治技术。在隧道洞口段二衬病害处治过程中,累计拱顶沉降、收敛、裂缝发展和边坡位移分别为3.99、2.73、0.82、8.17 mm,变形速率分别为0.069、0.048、0.014、0.143 mm/d,均小于规范规定的监测项目控制标准,证明隧道洞口段二衬病害系统处治系统技术有效,可为类似病害处治提供参考。

摘要： 多洞空间小净距隧道支护结构参数量化设计与安全性分析是当前设计中的一大难题。文章针对深圳机荷高速公路荷坳隧道四洞小净距段的设计,采用总安全系数法对四洞的开挖与支护模式、各洞的开挖顺序及支护参数进行了研究比较,并采用隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法对支护结构的安全系数进行了对比计算,得出以下结论:(1)提出了基于总安全系数法原理的多洞空间小净距隧道设计方法;(2)根据总安全系数法得出了荷坳隧道四洞小净距段应采用“先行洞二次衬砌完成后再开挖下一孔隧道”的开挖与支护模式,且应按洞1→洞2→洞3→洞4的开挖顺序施工;(3)隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法虽无法得出结构的总承载安全系数,但在一定程度上可以反应部分支护结构的安全性。

摘要： 以某穿越较差地质条件下的山岭隧道为研究对象,对其现有衬砌设计方案进行优化研究,依据隧道设计规范中推荐的荷载结构法,针对仰拱及仰拱隅角半径设计了三种优化方案。基于Midas/GTS NX软件对比分析了原方案以及三种优化方案下衬砌的轴力、弯矩及剪力的分布图,并对衬砌安全性进行分析,研究结果表明方案三对提高衬砌的整体安全性比较显著。

摘要： 四车道超大断面公路隧道的几何参数会影响工程造价和结构稳定,为了合理拟定隧道断面尺寸,以温州大罗山隧道为依托,在0.4~0.5区间内拟定了5个不同矢跨比的断面方案,并综合考虑断面面积、衬砌周长、水平收敛、拱顶下沉、拱顶偏心距5个因素作为准则层,采用荷载-结构法对不同矢跨比的大断面隧道进行数值分析,并采用层次分析法对分析结果进行多准则优化分析。结果表明,矢跨比为0.43的断面为适合依托工程的最佳断面。

摘要： 通过现场监测试验,研究了黄土隧道围岩变形、围岩压力、初支钢拱架应变、初支与二衬间接触压力随时间变化的规律和空间分布特征,并计算得到二次衬砌的荷载分担比.另外,将实测得到二衬荷载通过荷载结构法计算得到二衬内力,求出实测荷载下的二衬安全系数.结果表明:洞身围岩在黄土范围内变形较大,泥岩范围内变形较小;围岩总变形的60%~77%在开挖后4~6 d内完成,之后持续缓慢增长8~10 d达到稳定;拱顶沉降达到稳定的平均时间为20 d,周边收敛为16 d;围岩变形达到稳定的时间与钢拱架受力时态一致;围岩压力和接触压力的变化为先快速增大、再缓慢增长、最后趋于稳定的三阶段变化规律,围岩压力会受开挖工序、开挖步骤等显著影响,拱腰处二衬在承担围岩荷载方面具有重要作用;二次衬砌结构的安全性在实测荷载下安全系数相对较大,除拱脚处外,其余各部位均由混凝土的抗压强度控制,充分发挥了混凝土的抗压性能.

摘要： 为了研究复合支护结构的内力特征,基于有限元分析软件ABAQUS,建立了隧道的荷载-结构模型,应用ABAQUS内置的膜单元模拟各支护结构间的作用,更符合支护结构的实际受力特性,通过数值计算模型对两种结构进行内力特征研究。结果表明:相比于复合式衬砌全截面受压,单层衬砌中二次衬砌的局部截面表现为拉力。相比于复合式衬砌,单层衬砌中初期支护对应截面弯矩较小,二次衬砌上对应截面弯矩较大;单层衬砌在相同截面上的总内力高于复合式衬砌,经计算复合式衬砌结构中二次衬砌荷载分担比例高于单层衬砌结构,说明该结构更加充分发挥二次衬砌的承载特性;整体上看两种支护结构均满足规范要求,复合式衬砌大多截面的安全系数高于单层衬砌,复合式衬砌拱顶处的安全系数略高于规范要求,在设计中可适当提高该处的配筋率或混凝土强度。本研究成果可为深埋公路隧道的设计及安全评估提供依据。

摘要： 为完成软岩隧道衬砌结构设计,需对隧道围岩压力及二衬内力进行计算,同时需对施工过程稳定性进行分析。二衬内力计算分别采用辛普生法和荷载结构法进行,采用有限差分软件对隧道施工过程围岩应力、应变变化规律进行分析,找出围岩受力最不利位置,并对其进行动态监测。经过计算,拱脚处二衬轴力分别为657.55 kN、633.48 kN,弯矩分别为55.90 kN·m、46.97 kN·m,轴力相差较小,而弯矩相差稍大。通过施工过程数值模拟分析发现拱底发生底鼓现象,在隧道两侧拱腰、拱顶、拱底先后出现应力集中现象,可在实际施工过程中采取相应加固措施。

摘要： 针对深圳市过境高速公路连接线工程分岔超大断面隧道关键节点,采用数值模拟的手段,分析了隧道的围岩开挖后应力应变关系,提出了荷载计算的新的方法.根据工程的地质,对隧道结构形式的设计方法、要点及设计中应注意的问题进行了探讨.计算表明,采用应变指标判断松散拱荷载的方法是较为可靠的计算大断面荷载的计算方法.隧道采用多导洞开挖施工工法是较为安全的,围岩变形也是可控的.该设计方法可为此类结构的设计提供参考和借鉴.

摘要： 综合管廊是保障城市运行的重要基础设施和"生命线",也是当前和今后一段时间内我国大中型城市市政工程建设的重点.笔者基于Midas GTS NX软件,分别采用荷载-结构法与地层-结构法,对比研究了地下管廊结构特性随上覆土石回填高度的变化规律.研究表明:两种方法计算所得的底板挠度极值及基底平均应力均值相差不大,但荷载-结构法计算所得的顶板挠度及应力极值、基底最大应力量值明显大于地层-结构法结果,且地层-结构法结果呈现非线性增长规律.经分析比较,地层-结构法计算假设较少,且能够充分体现地层与管廊结构的相互作用,计算结果较优.建议在今后地下综合管廊的设计计算中逐步推广地层-结构模型及数值计算方法,为工程安全与经济性提供有力支撑与保障.

摘要： 分析了渝长高速复线连接道工程侧穿既有唐家沱车辆站场边坡产生的安全风险.利用Midas GTS NX软件得到施工过程对既有挡土墙结构造成的附加位移.之后通过荷载结构法计算出拟建桩板挡墙的横向位移,并调整有限元参数使其计算的桩板挡墙位移与荷载结构法的计算结果相近,此时既有挡墙的附加位移值与模拟值相差不大.结构反算验证了有限元计算的合理性.位移值满足规范要求,说明风险可控.最后总结了施工及运营过程中的注意事项.

摘要： 荷载结构法是隧道设计的重要理论,围岩压力是隧道最主要的荷载,但地质环境的复杂性使得围岩压力的准确情况无法预知;现行规范给出围岩压力的计算方法较为复杂,荷载压力较大,计算上重二次衬砌结构、轻初期支护,不能合理解释隧道的开挖支护过程;业界采取模糊决策,通过工程类比和经验设计,同时强调动态设计和信息化施工,现实中主要是预设计指导施工;理论基础的不足,一方面可能导致结构的不合理和浪费,另一方面给工程实施带来一定的风险和安全隐患;笔者对围岩压力与隧道结构设计提出探讨意见:隧道坍塌是初次坍塌+扩大坍塌,围岩压力应参考初次坍塌,初次坍塌与围岩状况、洞室大小及是否采用超前支护等相关,初期支护按洞室开挖尺寸的1/5～1/3倍荷重计算荷载,二次衬砌按洞室开挖尺寸的1/2～1倍荷重计算荷载进行结构设计.

摘要： 针对内六线某隧道出口内、外墙基底地层软硬差别较大、半路堑外侧地形狭窄的特点，刚架式棚洞结构是解决这一问题的有效工程措施。刚架式棚洞内外墙分别采用桩板墙及桩柱式结构，顶梁主要采用预制“T”型梁。其结构计算模型沿用了明洞设计荷载的荷载结构模型，该理论忽略土体、边坡与棚洞结构的相互作用，将回填土石体视为外加荷载加以处理。此类棚洞可有效消除既有铁路沿河傍山路段隧道进、出口边、仰坡出现的少量塌方或危岩落石病害。

摘要： 荷载结构法是目前隧道结构设计比较通用的方法,为了简化计算,人们建立了多种隧道荷载结构的计算模型.本文采用荷载结构法,通过对荷载结构计算模型的分析和比较,总结了各种计算模型的特点.以云南元磨高速公路平年小间距隧道为例,进行有限元数值模拟,并将数值模拟结果和所采用的楔体结构模型计算结果进行对比分析,得到的关于隧道结构计算模型的几条结论,对偏压隧道的荷载结构计算具有一定的参考价值.

摘要： 大拱隧道受结构和跨度的影响,其初期支护与二次衬砌各自承受不同的围岩压力。本文给出了大拱隧道的荷载计算方法,并以某高速公路隧道为例,按荷载结构法分析计算了衬砌内力。通过计算分析,初次衬砌所受荷载比二次衬砌大得多,初次衬砌是主要承载结构。分析方法对类似隧道衬砌设计具有参考意义。

摘要： 文章使用同济曙光软件,分别从荷载结构法和地层结构法的角度对新昌卧佛殿浅埋洞室地下结构进行了计算和比较.同时结合监测数据和同济曙光软件分析结果,给出了适用于Ⅳ级围岩的围岩压力折减系数的建议取值.

摘要： 通过有限元计算,结合现场实测拱顶沉降和收敛的数据,推算在施工过程中对应位置测点的总位移.采用荷载结构法反算求出围岩压力,与对应的公路隧道设计规范推荐的荷载计算模式的计算结果进行比较,给施工以有益的参考.

摘要： 本文对广深港客运专线深圳福田站基坑围护结构采用荷载—结构法和连续介质法进行计算,并对计算结果与监测结果进行了比较分析。结果表明,连续介质法计算结果接近实际监测结果。经典的荷载—结构计算模式不能很好地模拟周边建筑的影响,对复杂基坑应采用有限元连续介质计算方法进行分析。

摘要： 本文对广深港客运专线深圳福田站基坑围护结构采用荷载—结构法和连续介质法进行计算,并对计算结果与监测结果进行了比较分析。结果表明,连续介质法计算结果接近实际监测结果。经典的荷载—结构计算模式不能很好地模拟周边建筑的影响,对复杂基坑应采用有限元连续介质计算方法进行分析。

摘要： 本文对广深港客运专线深圳福田站基坑围护结构采用荷载—结构法和连续介质法进行计算,并对计算结果与监测结果进行了比较分析。结果表明,连续介质法计算结果接近实际监测结果。经典的荷载—结构计算模式不能很好地模拟周边建筑的影响,对复杂基坑应采用有限元连续介质计算方法进行分析。

摘要： 本文对广深港客运专线深圳福田站基坑围护结构采用荷载—结构法和连续介质法进行计算,并对计算结果与监测结果进行了比较分析。结果表明,连续介质法计算结果接近实际监测结果。经典的荷载—结构计算模式不能很好地模拟周边建筑的影响,对复杂基坑应采用有限元连续介质计算方法进行分析。

摘要： 本发明公开了一种非均布法向荷载结构面直剪试验方法及辅助加载装置，方法为，首先确定荷载的分布形式，其次根据荷载的分布形式确定加载用刚性压条的刚度分布序列，然后根据刚度分布选定不同刚度的刚性压条，接着将各刚性压条按刚度分布序列排序，再由排序后各刚性压条所承受的法向荷载σi确定加载设备所需施加的法向荷载值σ，再测量节理面粗糙度系数(JRC)、节理的单轴抗压强度值(JCS)和节理面的摩擦角，确定节理剪切强度经验(JRC‑JCS)模型公式，最后在整个节理面上的法向应力区间内对JRC‑JCS模型进行积分即可得到非均布法向载荷作用下结构面剪切强度。辅助加载装置利用不同刚度的刚性压条在相同变形时受力不同的原理，将法向荷载转化为非均布荷载。

摘要： 本发明公开了一种结合传递系数法计算滑坡体中隧道结构荷载的方法，包括：(1)首先计算常规条件下，隧道结构所受的围岩压力值；(2)通过传递系数法确定滑坡剩余下滑力与剩余抗滑力；根据传递系数法的假设，滑坡分块间作用力总是以平行于滑动面的方向作用于隧道结构。本发明很大程度上改进了位于滑坡体内的隧道缺乏荷载理论解析的问题，针对隧道轴向与滑坡滑动方向正交、且隧道位于滑动面上方的几何关系，利用传递系数法计算滑坡推力，并引入在滑坡治理中提出的剩余抗滑力概念计算隧道远山侧荷载。本发明可以近似计算出滑坡体中的隧道承受滑坡推力荷载，为隧道结构的设计、加固提供了新的计算方法。

摘要： 本发明公开了一种非均布法向荷载结构面直剪试验方法及辅助加载装置，方法为，首先确定荷载的分布形式，其次根据荷载的分布形式确定加载用刚性压条的刚度分布序列，然后根据刚度分布选定不同刚度的刚性压条，接着将各刚性压条按刚度分布序列排序，再由排序后各刚性压条所承受的法向荷载σi确定加载设备所需施加的法向荷载值σ，再测量节理面粗糙度系数(JRC)、节理的单轴抗压强度值(JCS)和节理面的摩擦角，确定节理剪切强度经验(JRC‑JCS)模型公式，最后在整个节理面上的法向应力区间内对JRC‑JCS模型进行积分即可得到非均布法向载荷作用下结构面剪切强度。辅助加载装置利用不同刚度的刚性压条在相同变形时受力不同的原理，将法向荷载转化为非均布荷载。

摘要： 一种土木建筑工程技术领域的处理任意空间曲面分布荷载的网格荷载法，将面荷载概念扩充作为为处理空间封闭网格上分布力的网格荷载，处理步骤如下：(1)利用三维视图旋转展开，将空间曲面转化为二维视图平面。(2)利用视图投影面形成组成曲面的封闭网格。(3)建立网格荷载的数据：顺序记录组成封闭网格各边的单元序号形成其中网格形状的描叙；网格荷载单元作为独立图形，具有对应网格序号、坐标、所加荷载参数等属性。(4)将封闭网格区域的分布荷载导算到周边单元上。本发明方法处理简便速度快，对复杂空间网格曲面一次操作即可处理分布荷载，并且能用于风压、水压等多类型荷载的处理，同时将网格荷载单元作为独立的图形具有更大的适应性、灵活性。

摘要： 本发明提供了一种对桩结构施加平面循环荷载和竖向荷载且保持桩顶自由转动的装置和方法，包括测力传感器，激光位移传感器、水平载荷传递连接板、桩顶连接组件和竖向载荷重物；测力传感器一端需固定于施力装置上，另一端和水平载荷传递连接板连接，所述桩顶连接组件包括竖向连接杆、竖向连接杆下端的金属球和低摩连接筒，所述低摩连接管能同心地连接在桩顶，所述金属球的直径与低摩连接筒的内径匹配，使得所述金属球刚好能插入所述低摩连接筒内，所述竖向连接杆的上端和水平载荷传递连接板连接。本发明竖向荷载和水平循环荷载可以同时施加，竖向荷载和水平循环荷载的施加过程互不影响；桩结构顶端无约束作用，可自由转动。

摘要： 本发明公开了动循环荷载下桩网结构荷载分担试验装置及其试验方法，通过对桩网结构路堤模型施加竖向动荷载，桩土差异沉降控制单元控制承载板的升降，模拟桩间土与桩的差异沉降，进而形成土拱结构和格栅拉膜效应；循环荷载加载结束后对桩网结构路堤模型侧面的剖面变形标志点和桩网结构路堤模型内部格栅的破坏形态进行测量，同时结合动态数据采集单元采集的各类传感器数据进行结果分析对比。本发明用于开展不同初始工况的循环加载桩网结构模型试验，查明动力土拱结构形态的演变，划分动力土拱损伤阶段；进一步描述动荷载下土拱损伤过程垫层拉膜的形态和拉力分布，探明不同循环条件下土拱效应和格栅拉膜效应的耦合作用机制。

摘要： 本实用新型涉及建筑桩结构领域，公开了一种先张法预应力混凝土荷载桩基结构，包括连接块，所述连接块均固定连接在桩柱外周上侧并环形分布，所述连接块远离桩柱一端均固定连接在承台底壁，所述连接块内部均固定连接有与自身连接块斜边平行的加强筋，所述加强筋均固定连接在竖筋外周顶部并环形分布，所述加强筋远离竖筋一端均分别固定连接在第一环形筋、第二环形筋与连接板底壁并环形分布。本实用新型中，通过设置有连接块对桩柱与承台进行连接，同时连接块内部的加强筋分别连接承台内部的第一环形筋、第二环形筋与连接板能够使桩柱与承台的连接更加稳固，进一步加强桩基整体强度，从而大大提升桩基的载荷能力。

摘要： 本实用新型涉及一种明挖管涵施工时控制下部土体因受力状态改变而产生影响的装置，特别是一种明挖法地下管涵结构置换开挖部分土体的荷载补偿装置，包括有补偿桩，其垂直于开挖的基坑底面并位于管涵结构下方的土体中，补偿桩的上端部露出基坑底面，其结构要点在于，还包括有横向联络梁，其两端部各连接到一补偿桩的上端部，从而形成门字架构造，多个门字架构造并排纵向间隔布置，并将管涵下方土体中的构筑物含围在门字架内。本实用新型优点在于：从下覆土层的变形考虑，不仅满足抗拔、下压的受力要求，而且也可以达到基本无变形的目的，有效保障周边环境的安全。

摘要： 本实用新型公开了一种自平衡检测中用于检测荷载箱能否正常打开的荷载箱结构，其特征是：包括荷载箱、辅助连板和辅助连杆；荷载箱的下连板上具有装配孔，所述辅助连杆的上端部位与装配孔弱连接；所述辅助连板位于下连板的下方，并与下连板之间形成预留空腔，以及辅助连板与辅助连杆的下端部位强连接。本实用新型设置预留空间，使荷载箱的打开面即下连板在打开时，不会受到工程桩的阻力，显著降低荷载箱的下连板打开所需的力，从而方便操作人员检测出荷载箱的打开面是否能够正常打开，提升了自平衡静载测试系统中荷载箱工作的可靠性。

摘要： 本发明涉及类岩堆体围岩中隧道结构设计和安全施工领域。一种基于离散单元法联合荷载结构法的类岩堆体隧道结构分析方法，其特征在于，首先确定类岩堆体隧道围岩的结构特征和粒径尺寸，然后根据工程实际建立离散元YADE程序数值模型，计算类岩堆体隧道结构围岩压力，最后将离散元程序数值模型计算的类岩堆体隧道结构围岩压力结果以荷载的形式施加到类岩堆体隧道荷载结构模型中，进行类岩堆体隧道结构的内力计算与稳定性分析。可为“岩石+土体”类岩堆体隧道结构工程问题稳定性分析提供一种新的解决途径。