亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        飛機荷載對下穿TBM隧道管片結(jié)構(gòu)與地層附加應(yīng)力影響研究

        2019-07-27 03:13:10陳安惠張忠剛馬興葉
        鐵道標準設(shè)計 2019年8期
        關(guān)鍵詞:凈空管片主應(yīng)力

        陳安惠,張忠剛,馬興葉,覃 亮,鄧 昆

        (1.中鐵開發(fā)投資有限公司,昆明 650000;2.中鐵隧道集團二處有限公司,河北三河 065201; 3.西南交通大學土木工程學院,成都 610031; 4.西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室,成都 610031;5.中鐵三局集團第二工程有限公司,石家莊 050000)

        在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的同時,地下空間的充分利用可以解決一定的交通問題,許多城市建立起了龐大的地鐵交通網(wǎng)絡(luò)。一些隧道由于種種原因,不得不下穿機場的飛機跑道。現(xiàn)在國內(nèi)國外已經(jīng)有一些下穿飛機跑道的隧道實例,其中有成功也有失敗的案例。成功的案例有:瑞士的蘇黎士機場運營區(qū)的下方建造了兩條用于地鐵的單殼防水隧道,這些隧道下穿了停機坪、滑行道、登機口等區(qū)域,施工后地表沉降沒有超過5 mm[1];德國圖加特在機場跑道下修建了圓形單軌隧道,雖然該工程地質(zhì)條件較差,但是施工中通過嚴格的監(jiān)控量測來控制隧道變形,最終使沉降得到有效控制[2];英國希斯羅機場在滑行道和站坪機位下方修建了2條2 259 m長外徑為8.8 m的軌道交通隧道,雖然該隧道埋深淺,但通過采用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)取得了成功[3];下穿上海虹橋機場飛行區(qū)的3條隧道采用盾構(gòu)法施工,通過嚴格控制盾構(gòu)機推進速度以及二次注漿措施對沉降進行了良好的控制[4];臺北松山機場盾構(gòu)隧道下穿停機坪,采用管幕結(jié)合ESA箱涵頂施工,并通過水平注漿加固管幕內(nèi)土體,取得了成功[5]。在下穿飛機跑道的隧道實例中也有失敗的例子,如位于廣東的珠海機場,在下穿隧道的建造后,由于地質(zhì)條件不良,在地下通道處產(chǎn)生了不均勻沉降并且出現(xiàn)了裂縫[6]??梢婏w機荷載對隧道開挖有一定的影響,如若處理不當可能會導(dǎo)致嚴重的工程問題。

        目前國內(nèi)對于飛機荷載對隧道結(jié)構(gòu)、內(nèi)力、地層影響深度的研究較少。楊裴等[7]基于層狀彈性理論的力學分析表明飛機對地基變形的影響深度可達10 m;肖明等[8]通過三維數(shù)值模擬盾構(gòu)隧道下穿飛機跑道,得到了地表沉降和內(nèi)力的分布規(guī)律;趙爽[9]通過分析飛機起降對隧道襯砌內(nèi)力變化的研究,得出不考慮飛機起降對隧道穩(wěn)定性影響的隧道最小埋深為 30 m;晁凱[10]通過對比動、靜荷載作用隧道斷面的拱頂沉降和拱腰收斂,認為飛機動荷載作用下對拱頂沉降影響甚小。

        本文依托重慶軌道交通10號線T3航站樓-T2航站樓區(qū)間,運用FLAC3D軟件[11-12]對飛機荷載對隧道施工開挖影響進行了分析,并將飛機荷載等效為附加應(yīng)力,探討了地層中附加應(yīng)力變化的規(guī)律,為相似工程提供設(shè)計參考。

        1 工程背景

        1.1 工程概況

        重慶軌道交通10號線T3航站樓站至T2航站樓站區(qū)間左右線穿越重慶江北機場第二跑道、第一跑道、滑行道、聯(lián)絡(luò)道、停機坪、機場交通換乘中心等既有構(gòu)筑物,地面環(huán)境復(fù)雜,沉降要求嚴格。T3航站樓站站后始發(fā)井至T2航站樓站區(qū)間隧道長1 570.232 m,均為單洞單線隧道。該區(qū)段主要采用TBM法施工。區(qū)間隧道軌面埋深14.1~32.9 m。

        1.2 地質(zhì)概況

        沿線主要位于第四系構(gòu)造剝蝕丘陵地貌上,隧道穿越的主要地層為砂質(zhì)泥巖,局部分布有頁巖及泥質(zhì)灰?guī)r。砂巖為Ⅲ級圍巖,砂質(zhì)泥巖為Ⅳ級圍巖。地下水的富水性受地形地貌、巖性及裂隙發(fā)育程度控制,主要為大氣降水、地面池塘水體滲漏及城市地下排水管線滲漏補給,沿線地下水主要為基巖裂隙水,含水微弱。

        2 復(fù)合式TBM施工過程模擬

        2.1 模型尺寸

        整體計算模型取為高50 m、長100 m、寬60 m(機場第二跑道的寬度)的長方體模型。其中上表面取到飛機跑道的道面,隧道埋深27 m。模擬TBM隧道中的注漿層時,按照均質(zhì)、厚度不變的彈性等代層進行模擬。按照沿隧道縱向的地層變化,在ANSYS軟件中建立與實際情況相似的TBM隧道及周圍圍巖的模型。管片厚度為350 mm,注漿等代層厚度為142.5 mm,混凝土道面的厚度取為42 cm,二次碎石基層的厚度取為54 cm。地層及材料屬性具體見表1。其中除混凝土道面和二次碎石基層的材料屬性[7]外,其余材料的材料屬性來自工程報告。

        表1 模型物理力學參數(shù)

        2.2 施工荷載

        (1)飛機荷載

        選用的載客飛機是現(xiàn)在世界上最大的客機A380空中客車,根據(jù)MH5004—2010《民用機場水泥混凝土道面設(shè)計規(guī)范》中給出的A380飛機在降落、滑行和起飛3種情況下對機場跑道道面作用的荷載,如表2所示。根據(jù)相關(guān)研究,對于降落,分為粗暴著陸和正常著陸[13]。正常著陸是在0.5~1.0 m的高度時飛機便開始飄落,而如果飄落的高度過高便屬于粗暴著陸。正常著陸的荷載略小于飛機的靜荷載,粗暴著陸對道面的沖擊作用相當于靜荷載的3倍,并且粗暴著陸屬于違規(guī)操作,故本文在著陸時便沒有考慮粗暴著陸的情況。

        表2 飛機荷載

        圖1 飛機輪胎布置示意(單位:mm)

        如表2所示,A380飛機分別在滑行、起飛和著陸的過程中,對道面的沖擊作用更大的是滑行過程[14]。最大的滑行重力為Pt=5 620 kN,A380飛機前后輪布置如圖1所示。總共有22個輪子,其中前輪N1=2個,后輪N2=20個。依照A380飛機的前后輪分布及主起落荷載分配系數(shù)P可以把最大滑行重力分配到各個輪子上。

        滑行時每個前輪承受的荷載

        滑行時每個后輪承受的荷載

        由于飛機在滑行過程中的振動效應(yīng),需要將飛機振動荷載放大10%,以機輪直徑d為1.5 m,當飛機的滑行速度v為16.67 m/s時計算機輪的頻率

        ω=f·2π=3.54·2π=22 rad/s

        于是滑行時前輪的動載

        F11=F1+F110%·sin(ωt)=

        84.3+8.43×sin(22t)

        滑行時后輪的動載:

        F22=F2+F210%·sin(ωt)=

        272.6+27.26×sin(22t)

        在隧道掘進到指定深度后,施加移動飛機荷載在FLAC3D模型上,模擬A380飛機滑行穿越TBM隧道上方的第二跑道的情況下對隧道結(jié)構(gòu)的影響,按照計算將飛機荷載簡化為節(jié)點荷載。

        (2)復(fù)合式TBM掘進的施工荷載

        下穿飛機跑道段起點里程K32+599,終點里程K32+659,共41環(huán)管片,在復(fù)合式TBM的掘進過程中,對掌子面施加推力和扭矩,通過統(tǒng)計本工程中下穿江北機場第二跑道的TBM掘進參數(shù),取得其推力和扭矩的平均值,推力的平均值為8 554 kN,扭矩的平均值為3 834 kN·m。

        3 飛機荷載對復(fù)合式TBM管片影響

        圖2 模型及飛機荷載示意(單位:m)

        分別在TBM隧道開挖至飛機跑道前、中、后三個位置的情況下,考慮飛機從左往右通過隧道上方時,后輪荷載作用在X=0 m到X=100 m位置時的情況,模型尺寸及飛機荷載施加示意見圖2,隧道開挖位置見圖3。分別分析這三個位置下飛機荷載對管片主應(yīng)力、拱頂、仰拱、邊墻位移以及安全系數(shù)的影響。

        圖3 隧道開挖位置示意

        3.1 飛機荷載對管片主應(yīng)力的影響

        表3為3個位置下TBM管片的最大主應(yīng)力最大值和最小主應(yīng)力最小值,圖4為3個位置下最大主應(yīng)力值隨飛機荷載作用位置的變化圖。

        表3 不同位置下TBM管片主應(yīng)力值(受拉為正,受壓為負)

        從圖4可以看出,由于埋深較深掘進環(huán)數(shù)較小,在飛機移動荷載的作用下,縱向管片的應(yīng)力變化幾乎是恒定的,最值的位置與未作用飛機荷載時最值的位置一致。飛機荷載在TBM隧道穿越飛機跑道前施加時由于開挖靠近模型邊界,邊界效應(yīng)影響顯著,導(dǎo)致TBM穿越跑道前和穿越跑道中最大主應(yīng)力最大值相差較大,最小主應(yīng)力最小值也有一定的變化。隨著隧道的開挖,管片主應(yīng)力不斷變化最后趨于穩(wěn)定。相對于未作用飛機荷載時,TBM穿越跑道前最大主應(yīng)力的最大值增加0.006 MPa,最小主應(yīng)力的最小值減小了0.01 MPa;TBM穿越跑道中最大主應(yīng)力的最大值增加0.022 MPa,最小主應(yīng)力的最小值減小了0.004 MPa;TBM穿越跑道后最大主應(yīng)力的最大值增加0.014 MPa,最小主應(yīng)力的最小值減小了0.006 MPa。

        根據(jù)GB50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》隧道管片采用C50混凝土,其抗拉強度為2.64 MPa,抗壓強度為32.4 MPa,最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力均滿足要求,結(jié)構(gòu)安全。

        3.2 飛機荷載對管片位移影響

        表4為3個位置下TBM管片的位移值,圖5為不同位置下管片位移隨縱向距離變化曲線。

        TBM穿越跑道前,第一環(huán)的拱頂沉降與仰拱位移最大,第二環(huán)凈空收斂值最大,隨著靠近掌子面呈現(xiàn)出變形減小的趨勢。施加飛機荷載后最大拱頂處沉降增加了0.055 mm,最大仰拱位移處仰拱位移減小了0.002 mm,最大凈空收斂處凈空收斂減小0.041 mm。

        表4 3個位置下飛機荷載施加前后TBM管片位移 mm

        注:豎向向上為正,水平方向收斂為正

        圖5 管片位移縱向變化曲線

        TBM穿越跑道中,掌子面前三環(huán)的管片變形突然變小,在28.5 m之前的拱頂沉降和仰拱位移變化不大,都在0.9 mm左右,在接近掌子面時迅速減小。凈空收斂在逐漸增大,在第19環(huán)管片處達到最大值0.28 mm,然后在接近掌子面時迅速減小。最大拱頂沉降處拱頂沉降增加了0.021 mm,最大仰拱處位移減小了0.015 mm,最大凈空收斂處凈空收斂減小0.041 mm。

        TBM穿越跑道后,在掌子面前管片的變形突然減小,在52.5 m前管片拱頂沉降與仰拱位移變化較小,在接近掌子面處的拱頂沉降與仰拱位移減小較快,凈空收斂一直處于緩慢的上升趨勢,在42~52.5 m上升趨勢增加,在52.5 m到掌子面處突然減小。最大拱頂沉降處沉降增加了0.018 mm,最大仰拱位移處仰拱位移減小了0.008 mm,最大凈空收斂處凈空收斂減小0.061 mm。

        根據(jù)GB50911—2013《城市軌道交通工程檢測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,管片結(jié)構(gòu)沉降控制標準為10 mm,凈空收斂控制標準為3 mm。隧道最大沉降和凈空收斂值均滿足規(guī)范要求,管片安全。

        3.3 飛機荷載對管片安全系數(shù)影響

        提取在施加飛機荷載前后管片的彎矩、軸力,并計算出安全系數(shù)如表5所示。從表5可以看出,施加飛機荷載后管片彎矩和軸力變化不大,彎矩變化范圍在0.3 kN·m之內(nèi),軸力變化在1.6 kN之內(nèi),通過計算拱頂、拱肩、仰拱三個位置的安全系數(shù)可以看出,安全系數(shù)普遍大于9。參照JTG D70—2004《公路隧道設(shè)計規(guī)范》鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強度安全系數(shù)限值為2.4,可見在飛機荷載作用下盾構(gòu)隧道管片各處均處于安全狀態(tài)。

        表5 施加飛機荷載前后TBM管片內(nèi)力變化

        4 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析

        表6為數(shù)值模擬與部分實際的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的對比。其中Y32+600、Y32+660為模型中跑道左右兩中點。從表6可以看出,計算的觀測點數(shù)值與實際情況是比較相符的,表明數(shù)值模擬的結(jié)果是合理的。

        表6 數(shù)值模擬與監(jiān)控量測對比

        5 飛機荷載對地層附加應(yīng)力影響

        飛機荷載對隧道的作用,可以看成飛機作用在跑道上方時為地面超載,飛機荷載對跑道下部土體施加了附加的豎向應(yīng)力[15-17],土體的附加應(yīng)力對隧道結(jié)構(gòu)的受力產(chǎn)生影響,而飛機荷載的分布比較復(fù)雜,通過FLAC3D數(shù)值模擬的方式進行計算,通過提取附加應(yīng)力值來分析飛機荷載對下部土體的影響規(guī)律。圖6為TBM隧道所處砂質(zhì)泥巖層附加應(yīng)力云圖。圖7為縱向剖面的附加應(yīng)力云圖。

        圖6 砂質(zhì)泥巖層附加應(yīng)力云圖

        從圖6可以看出,受飛機后輪荷載的作用隧道所處砂質(zhì)泥巖層附加應(yīng)力最大值出現(xiàn)在模型中央位置,最大的豎向附加應(yīng)力值為1.65 kPa,位于整個后輪范圍內(nèi),前輪的附加應(yīng)力偏小,約為1 kPa,水平附加應(yīng)力較小可忽略。由圖7可以看出,普遍呈現(xiàn)的附加應(yīng)力分布規(guī)律是:隨著遠離飛機后輪荷載的中心部位,附加應(yīng)力值逐漸減小,模型右方由于有前輪荷載的作用,右邊土體中的附加應(yīng)力值略大于左邊,在Y=30 m處有最大的附加應(yīng)力,最大值約為2.1 kPa。該結(jié)論可為相似下穿機場跑道隧道設(shè)計提供設(shè)計參考。

        圖7 縱向剖面附加應(yīng)力云圖

        6 結(jié)論

        (1)通過將飛機荷載等效成集中力施加在模型上,分析了飛機荷載在不同位置對復(fù)合式TBM隧道開挖的影響,結(jié)果表明,飛機荷載在不同位置對于TBM隧道管片主應(yīng)力、拱頂沉降、仰拱位移、凈空收斂、安全系數(shù)影響都不大,管片結(jié)構(gòu)安全。

        (2)通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)對比分析,現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)與數(shù)值計算數(shù)據(jù)相差不大,表明數(shù)值模擬的結(jié)果可靠。

        (3)將飛機荷載等效為豎向附加應(yīng)力,可知在同一深度情況下中心處的豎向附加應(yīng)力最大,隧道埋深處砂質(zhì)泥巖層附加應(yīng)力約為1.65 kPa;縱向上豎向附加應(yīng)力呈現(xiàn)出中間大兩邊小的趨勢,中間處最大豎向附加應(yīng)力最大值約為2.1 kPa。

        猜你喜歡
        凈空管片主應(yīng)力
        城市低凈空水上鋼結(jié)構(gòu)橋梁拆除技術(shù)
        碰上整個凈空那種清冷淡藍
        遼河(2022年1期)2022-02-14 21:16:19
        碰上整個凈空那種清冷淡藍
        遼河(2022年1期)2022-02-14 05:15:04
        凈空
        寶藏(2021年3期)2021-04-20 09:35:56
        管片拼裝技術(shù)研究
        盾構(gòu)管片封頂塊拼裝施工技術(shù)研究
        復(fù)合斷層對地應(yīng)力的影響研究
        地鐵盾構(gòu)管片受力分析及管片破損的控制措施研究
        深部沿空巷道圍巖主應(yīng)力差演化規(guī)律與控制
        煤炭學報(2015年10期)2015-12-21 01:55:44
        考慮中主應(yīng)力后對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響
        无码精品一区二区免费AV| 午夜国产视频一区二区三区| 一级r片内射视频播放免费| 国内最真实的xxxx人伦| 成人欧美一区二区三区的电影| 欧美丰满熟妇bbbbbb百度| 久天啪天天久久99久孕妇| 青青草视频免费在线播放| 美女视频在线观看亚洲色图| 扒开腿狂躁女人爽出白浆 | 无码小电影在线观看网站免费| 日本亚洲色大成网站www久久| 在线观看无码一区二区台湾| 亚洲免费视频一区二区三区| 日韩中文字幕久久久老色批| av无码国产精品色午夜| 欧洲熟妇色xxxxx欧美老妇伦| 色综合另类小说图片区| 亚洲区1区3区4区中文字幕码| 国产高清视频在线不卡一区| 少妇被又大又粗又爽毛片| 精品人妻伦九区久久aaa片69| 日韩国产欧美成人一区二区影院 | 亚洲精品国产av成拍色拍| 成年美女黄网站色大免费视频| 极品少妇一区二区三区四区| 狠狠久久亚洲欧美专区| 激情五月天俺也去综合网| 大屁股流白浆一区二区三区| 久久久久88色偷偷| 亚洲国产成人久久一区| 欧洲国产成人精品91铁牛tv| 视频在线亚洲视频在线| 妺妺窝人体色www在线| 精品亚洲成在人线av无码| 999精品免费视频观看| 亚洲天堂av中文字幕| 操风骚人妻沉沦中文字幕 | 亚洲欧洲偷自拍图片区| 人妻无码ΑV中文字幕久久琪琪布| 久久精品一区一区二区乱码|