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穿越变化地层的沉管隧道接头地震响应的解析解
1
作者 周桓竹 刘圣安 +4 位作者 李斌 陈炜昀 苏雷 郑俊杰 郑烨炜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期289-298,共10页
沉管隧道接头是穿越变化地层的沉管隧道抗震设计的关键。介绍了穿越变化地层的沉管隧道接头地震响应的理论分析模型。分析模型包含两个柔性接头和3个管节单元,利用Pasternak双参数地基模型模拟下卧地层,利用Euler-Bernoulli梁模型模拟... 沉管隧道接头是穿越变化地层的沉管隧道抗震设计的关键。介绍了穿越变化地层的沉管隧道接头地震响应的理论分析模型。分析模型包含两个柔性接头和3个管节单元,利用Pasternak双参数地基模型模拟下卧地层,利用Euler-Bernoulli梁模型模拟沉管隧道管节,考虑了穿越变化地层的沉管隧道接头的力和变形传递,立足于两端连接人工岛的沉管隧道类型,以自由边界模拟结构两端连接方式。基于矩阵传递原理,建立了考虑行波效应的沉管隧道接头的地震响应解析解。利用有限元模拟结果验证了解析解的可靠性。发现使用柔性接头可以明显减小变化地层界面的剪力和弯矩,自由边界条件下,接头剪切刚度主要影响接头剪力,接头弯曲刚度主要影响接头弯矩。当沉管隧道接头的受力呈现同向最大值时,对应的地震波相位角并不一致。地震波垂直入射时,接头受力最小。 展开更多
关键词 沉管隧道 接头 地震响应 变化地层 行波效应
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潮汐作用下的沉管隧道竖向位移计算 被引量：11
2
作者 周桓竹 寇晓强 王延宁 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2785-2794,2807,共11页
港珠澳大桥和深中通道工程中跨越深水航道部分均采用了沉管隧道的通过方式,传统理论分析往往将地基简化为多个互不联系的弹簧,忽略了土体的连续性,模型简单、参数少。考虑潮汐荷载影响,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Tim... 港珠澳大桥和深中通道工程中跨越深水航道部分均采用了沉管隧道的通过方式,传统理论分析往往将地基简化为多个互不联系的弹簧,忽略了土体的连续性,模型简单、参数少。考虑潮汐荷载影响,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁,以此推导了其竖向变形计算公式,并与Winkler地基上的Timoshenko梁计算模型进行对比分析以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例,分析潮汐荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移,将两种模型的理论计算结果与实测结果进行对比分析。研究结果表明,基于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁假设的简化模型能更好地描述沉管隧道管节接头竖向位移特征,与实测数据更吻合。该研究结果对沉管隧道的设计计算具有一定指导意义。 展开更多
关键词 沉管隧道 地基−隧道相互作用 铁木辛柯梁 地基模型 循环荷载
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淤积-潮汐耦合作用下沉管隧道接头变形特征研究 被引量：7
3
作者 周桓竹 喻莹 +2 位作者 侯晋芳 俞缙 王延宁 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1926-1933,共8页
重点研究了循环荷载耦合下沉管隧道接头的变形特征。通过建立管-土相互作用模型,将隧道简化为Timoshenko梁模型,将地基简化为Kerr地基模型,同时考虑基床系数随时间变化,建立管节-接头理论模型,分析接头处转角和挠度差。对比荷载叠加和... 重点研究了循环荷载耦合下沉管隧道接头的变形特征。通过建立管-土相互作用模型,将隧道简化为Timoshenko梁模型,将地基简化为Kerr地基模型,同时考虑基床系数随时间变化,建立管节-接头理论模型,分析接头处转角和挠度差。对比荷载叠加和荷载耦合两种不同加载方式下沉管隧道接头变形问题,讨论淤积荷载引发的结构变形在总变形中的贡献比例,以及适合分析运维期接头变形问题的理论解析方法。与ABAQUS数值计算结果进行比较,说明方法的适用性。以甬江沉管隧道实测数据对比分析表明:循环荷载耦合作用下对沉管隧道的动力响应影响显著,大于由单个荷载引起结构变形的叠加。淤积荷载引起的沉管结构变形占据耦合荷载导致变形的75%~125%,提出的理论模型可以很好地分析实测沉降结果,验证了提出理论模型的有效性。 展开更多
关键词 沉管隧道 荷载耦合 理论计算 软土地基 接头沉降
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考虑潮汐荷载作用的沉管隧道竖向位移计算 被引量：7
4
作者 周桓竹 王延宁 寇晓强 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期790-797,共8页
近年来,在越江跨海领域,沉管隧道得到广泛应用,传统理论分析往往关注其纵向受弯特征,忽略了沉管隧道的抗剪特征。为研究潮汐荷载影响下的管节位移,通过三角函数模拟潮汐荷载形式,计算土层非线性固结沉降,并由此反算随时间变化的等效压... 近年来,在越江跨海领域,沉管隧道得到广泛应用,传统理论分析往往关注其纵向受弯特征,忽略了沉管隧道的抗剪特征。为研究潮汐荷载影响下的管节位移,通过三角函数模拟潮汐荷载形式,计算土层非线性固结沉降,并由此反算随时间变化的等效压缩基床参数。建立管节-地基计算模型,将沉管隧道等效为置于Winkler地基上的Timoshenko梁,进行挠度计算理论推导。与以往置于Winkler地基上的Euler梁计算模型进行比对分析,以验证改善的管节-地基计算模型的合理性。依托甬江沉管隧道,计算潮汐荷载影响下的管节-接头竖向位移,将2种理论模型的计算结果与实测数据进行对比。研究结果表明:Euler梁模型和Timoshenko梁模型最大年浮动量分别为4.3 mm和6.6 mm,基于Winkler地基上的Timoshenko梁模型的理论计算数值整体上大于置于Winkler地基上的Euler梁模型的理论计算数值,在管节沉降的前期和中期模拟效果最好,与实测数据更为吻合,从变化趋势上看,管节-接头位移波动程度小而历时长,与实测数据变化趋势相近。表明本文改善的管节-地基计算模型方法合理,同时考虑了管节接头的弯曲变形和剪切变形,更能反映沉管隧道结构受力特征和沉降变形特点,研究结果对沉管隧道的设计计算具有一定指导意义。 展开更多
关键词 岩土工程 沉管隧道 TIMOSHENKO梁 潮汐荷载
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沉管隧道运维期回淤影响下的长期沉降模型 被引量：4
5
作者 王延宁 周桓竹 俞缙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期292-300,共9页
当下跨海集群工程建设过程中绝大部分均采用了沉管隧道的通过方式,如港珠澳大桥和深中通道工程等,随着陆续完成,运维期的长期沉降规律逐步成为研究重点。在对管节接头沉降计算中,多采用Winkler地基上的Euler梁模型,而忽略了柔性管节的... 当下跨海集群工程建设过程中绝大部分均采用了沉管隧道的通过方式,如港珠澳大桥和深中通道工程等,随着陆续完成,运维期的长期沉降规律逐步成为研究重点。在对管节接头沉降计算中,多采用Winkler地基上的Euler梁模型,而忽略了柔性管节的剪切变形和地基土体的连续性,没有考虑管-土相互作用引起的沉管位移,与实际结果偏差较大。考虑沉管隧道运维期受到长期回淤清淤荷载的影响,基于柔性沉管隧道的受力变形特征,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁,考虑了地基土体的连续性,强化了土体的刚度,同时考虑了管节截面的弯曲变形和剪切变形,即将管节变形视为位错变形模式,并以此推导了其竖向变形计算公式,与Winkler地基上的Euler梁模型和Timoshenko梁模型进行比较,以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例,分析在运维期回淤荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移规律,将基于上述模型的理论计算结果与实测结果对比分析表明:提出的基于Vlasov双参数地基的Timoshenko梁模型更为合理,计算结果与实测数据更吻合。回淤荷载引起的管节接头沉降伴随时间呈指数型变化,在早期阶段沉降发展快,在中后期以半年为周期呈阶梯性下沉,清淤频次影响沉降大小,一年两次清淤引起的管节-接头沉降最小,研究结果对沉管隧道管节-接头的设计计算和运营管理具有一定指导意义。 展开更多
关键词 沉管隧道 理论模型 管-土相互作用 Vlasov双参数地基 循环荷载
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考虑地基性状时间变化的沉管隧道变形分析 被引量：2
6
作者 王延宁 周桓竹 郑俊杰 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3453-3462,共10页
沉管隧道纵向软弱土层往往分布不均匀,并且软土地基的性状随时间变化,当前修建的港珠澳沉管隧道为通过接头连接的半刚性节段,接头作为管体中最薄弱的部分,易发生较大差异沉降。考虑到沉管隧道受力变形受到随时间变化的软土地基性状的影... 沉管隧道纵向软弱土层往往分布不均匀,并且软土地基的性状随时间变化,当前修建的港珠澳沉管隧道为通过接头连接的半刚性节段,接头作为管体中最薄弱的部分,易发生较大差异沉降。考虑到沉管隧道受力变形受到随时间变化的软土地基性状的影响,将管节简化为Timoshenko梁模型,将土层简化为Kerrr地基模型,考虑地基刚度随时间的变化及接头的受力,推导出不同边界条件影响下隧道的受力与变形方程,进一步分析沉管隧道的管节差异沉降。以港珠澳沉管隧道工程为例,计算建设期全回淤工况下的沉管隧道节段-接头竖向位移,通过与实测数据对比,经分析表明:1)建设期的接头传递前后节段间的竖向差异沉降和转角差;2)本文理论模型的计算沉降和实测沉降变化趋势相近,基于理论模型的计算沉降值大约为地基沉降值的5/6;3)不考虑节段接头影响时,当等效弯曲刚度折减系数取1/7,等效剪切刚度折减系数取1/14,得到的隧道纵向变形基本等价于考虑接头影响的管节节段变形;4)对于长大沉管隧道,柔性边界模型计算沉降值伴随边界−转角刚度的增大而减小。因此,基于Kerr地基Timoshenko梁假设的简化模型能更好地描述沉管隧道节段−接头竖向位移特征。研究结果对沉管隧道的设计计算及施工过程控制具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 沉管隧道 理论计算 软土地基 边界条件 管节沉降
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考虑随机性的深基坑土质边坡安全评价
7
作者 周桓竹 尉迟衍春 《山西建筑》 2018年第20期83-84,共2页
以孝感高新项目污水管道沟槽深基坑边坡为实例,利用Slide软件将极限平衡法应用于土质边坡稳定性分析中,考虑了土体材料的不确定性因素,计算边坡的安全系数和潜在危险滑动面,确保边坡方案安全可行,为今后类似项目提供参考。
关键词 极限平衡 边坡稳定 安全系数
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黏性土陡坡条形基础临界破坏距离分析
8
作者 尉迟衍春 周桓竹 《工程建设》 2018年第7期57-61,共5页
在黏性土陡坡上方修建建筑物时,与规范公式所指定的安全距离不同,条形基础距离坡顶边缘的水平距离将会影响到土坡的破坏模式,进而对于建筑物和土坡造成不同程度的损坏。本文创新性地使用了Slide软件建立黏性陡坡条形基础的计算模型,通... 在黏性土陡坡上方修建建筑物时,与规范公式所指定的安全距离不同,条形基础距离坡顶边缘的水平距离将会影响到土坡的破坏模式,进而对于建筑物和土坡造成不同程度的损坏。本文创新性地使用了Slide软件建立黏性陡坡条形基础的计算模型,通过不断调整条形荷载与土坡边缘的距离,确定了土坡破坏时发生边坡失稳和基础失稳对应的两种破坏模式的临界距离,为实际工程中建筑物在坡上的位置确定提供了参考。 展开更多
关键词 黏性土坡 条形基础 临界距离 SLIDE
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