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超大类矩形断面复合顶管施工力学性能研究 被引量：9
1
作者 刘红波 张国栋 +2 位作者 潘伟强 温锁林 崔乾道 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1115-1124,共10页
依托上海轨道交通14号线静安寺站工程,介绍了超大类矩形断面钢-混凝土复合顶管的结构构造、加工制作与施工监测方案,重点分析应力监测数据并结合数模结果揭示了管节在顶进及后续施工中的受力性能,以此来研究大埋深软土地层中新型超大断... 依托上海轨道交通14号线静安寺站工程,介绍了超大类矩形断面钢-混凝土复合顶管的结构构造、加工制作与施工监测方案,重点分析应力监测数据并结合数模结果揭示了管节在顶进及后续施工中的受力性能,以此来研究大埋深软土地层中新型超大断面顶管的施工力学特性.结果表明:对于顶管中的任一管节,钢板与纵向肋板的应力在该管节顶进初期与全钢管顶推完成时出现较大波动,而中间段基本稳定在某一数值,且钢板轴向受力相比环向受力对管节纠偏更敏感;同一顶管不同管节在施工过程中的应力和位移分布一致:应力分布较为均匀,峰值应力位于顶推面拐角附近;变形趋势为竖向内凹、横向小幅外凸,峰值形变位于竖向跨中;管节峰值应力随顶管推进逐步增大,但均未超过弹性极限,峰值形变保持稳定;钢板的环向应力由水土压力控制,应力分布为上部受拉、左右受压,轴向应力由顶推力控制,其中竖直方向上的轴向应力也受管节竖向偏转和外壁环向荷载的影响;纵向肋板的轴向应力在水平方向上由顶推力控制,在竖直方向上由外壁环向荷载控制;后续施工过程中,顶管受力相对稳定.影响范围方面:注浆加固对钢板和纵向肋板的受力均有较大影响;管节环向焊接主要对钢板的环向与轴向受力有较大影响;钢筋绑扎和混凝土浇筑仅对钢板的环向受力有较大影响. 展开更多
关键词 超大类矩形断面 钢-混凝土复合顶管 加工构造 数值模拟 应力监测 力学性能
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大口径长距离钢顶管注浆减阻技术:以黄浦江上游水源地连通管工程为例 被引量：16
2
作者 冯锐 张鹏 +1 位作者 苏树尧 马保松 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期174-180,共7页
黄浦江上游水源地通管工程C3标段采用DN4000钢顶管施工,单次顶进长度达到969.94m,如何降低顶力是整个工程成功的关键。为减少摩阻力从而降低顶力,对泥浆配制、注浆控制等方面进行了研究,并结合JB06~JB05及JB07~JB06顶进段的地层、顶进... 黄浦江上游水源地通管工程C3标段采用DN4000钢顶管施工,单次顶进长度达到969.94m,如何降低顶力是整个工程成功的关键。为减少摩阻力从而降低顶力,对泥浆配制、注浆控制等方面进行了研究,并结合JB06~JB05及JB07~JB06顶进段的地层、顶进力变化状况,分析顶管摩阻力的变化规律。结果表明:①该工程注浆孔的合理布置、触变泥浆的配制与使用得到的减阻效果明显,可作为类似工程减阻技术的参考;②顶力与顶进距离近似呈线性关系,但地层本身的性质会造成顶力的突变,类似工程可先对地层性质进行研究以得到更准确的顶力预测,指导顶管施工;③已注入环空一定时间后的泥浆与刚注入的泥浆相比减阻效果更好,顶力增速过快时可降低顶进速度,待泥浆充分与地层反应后再以原速顶进;④适当增加注浆量可以有效地减小管周摩阻力;⑤高聚物膨润土泥浆比膨润土泥浆单价更高,但高聚物膨润土泥浆注浆量少,综合环境效益等多方面因素考虑,高聚物膨润土泥浆更有优势。 展开更多
关键词 钢顶管 大口径 长距离 注浆减阻
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大变形埋地钢管结构承载能力及修复方法研究 被引量：2
3
作者 于金弘 伍鹤皋 +2 位作者 石长征 李东明 靳红泽 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期419-427,共9页
大直径埋地钢管在大型引调水及水电工程中应用广泛,但施工过程中钢管易出现超出规范要求的大变形,而国内外对大变形埋地钢管的结构特性及处理措施研究较少.本文以某环变形达8.9%的埋地钢管为例,基于现场测试结果,采用数值模拟技术反演... 大直径埋地钢管在大型引调水及水电工程中应用广泛,但施工过程中钢管易出现超出规范要求的大变形,而国内外对大变形埋地钢管的结构特性及处理措施研究较少.本文以某环变形达8.9%的埋地钢管为例,基于现场测试结果,采用数值模拟技术反演了该工程的施工过程,分析了该大变形管道若直接投入运行后的变形、应力及塑性情况,进而结合工程实际提出了水压法修复,并与传统的内撑法修复进行了比较研究.结果表明:大变形埋地钢管承受了较高的弯曲应力且管周土体支撑不足,结构承载能力较弱,荷载作用下钢管的变形和应力会大幅增加,安全风险较大.设置加劲环虽能增加钢管的抗外压稳定,但对管壁应力不利,高应力及塑性区域主要集中在管顶、管腰和管底及加劲环附近.大变形埋地钢管虽不符合规范要求,但不必更换钢管,可考虑对其进行修复,以降低钢管变形并提高管周土体模量,修复方法可采用内撑法或水压法.内撑法采用千斤顶将钢管顶圆,在顶撑区易产生应力集中,适用于管线局部发生大变形的情况;水压法利用内压复圆原理,可使管壁受力均匀,长距离管线下使用更为方便,修复后应检测并修补焊缝及防腐措施,并对运行期管道做好监测工作.研究成果可为类似工程处理及后续规范编制提供借鉴和参考. 展开更多
关键词 埋地钢管 大变形 结构承载 修复 内撑法 水压法
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软土中超大直径钢顶管施工顶进及运营温差下的受力特性测试 被引量：4
4
作者 马合龙 廖晨聪 +1 位作者 王建华 李耀良 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1444-1451,共8页
为了研究钢顶管在施工及运营阶段的内力特征,采用现场测试的方法,依托黄浦江上游水源地连通工程,对深覆软土、长距离顶进、内径4m的钢顶管在施工荷载和温差作用下的环向、纵向应变进行监测.分析实测结果表明:管道固定截面随顶进距离增... 为了研究钢顶管在施工及运营阶段的内力特征,采用现场测试的方法,依托黄浦江上游水源地连通工程,对深覆软土、长距离顶进、内径4m的钢顶管在施工荷载和温差作用下的环向、纵向应变进行监测.分析实测结果表明:管道固定截面随顶进距离增加受力状态改变较小,不同截面中靠近机头处受到顶力的影响较小;纵向应力主要受顶力影响,以受压为主,环向应力主要受到管道埋深影响,深覆软土情况下,管道顶部环向可能出现拉应力,左右受压为主;纵向和环向应力之间相互影响,埋深较大时影响较为明显,长距离顶进下顶进偏心对管道应力有较大影响;顶力的施加会使纵向应力产生较大波动,顶力撤除应力恢复平稳;大直径钢材管道在温差6℃时,温度应力达25MPa左右,环向、纵向区别较小,不影响正常运营,但仍需谨防极端温差下可能造成的破坏. 展开更多
关键词 大直径钢顶管 受力特性 现场监测 施工应力 温度应力
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大直径钢顶管管道温度应力特性分析 被引量：5
5
作者 甄亮 王剑锋 +1 位作者 廖晨聪 徐国整 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第13期215-221,共7页
为了研究钢顶管在运营状态温度作用下的内力特征,采用数值模拟的方法,依托黄浦江上游水源地连通工程,对深覆软土、长距离顶进、内径4 m钢顶管在运营状态温差作用下进行数值模拟。数值模拟结果表明,当管端约束作用较强时,管端环向应力会... 为了研究钢顶管在运营状态温度作用下的内力特征,采用数值模拟的方法,依托黄浦江上游水源地连通工程,对深覆软土、长距离顶进、内径4 m钢顶管在运营状态温差作用下进行数值模拟。数值模拟结果表明,当管端约束作用较强时,管端环向应力会出现应力集中的现象;随着远离管端约束边界,环向应力集中快速衰减。纵向应力拉压应力共存,随着远离管端约束边界纵向应力变大,并且变为单一拉应力或者压应力。管道靠近约束端的环向应力和纵向应力随着温度的变化均有明显变化,远离约束端的纵向应力受温度变化影响同样明显,但是环向应力基本没有变化。刚性约束得到释放以后,整个管道的应力下降明显。 展开更多
关键词 大直径 钢顶管 数值模拟 温度应力
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大断面类矩形钢顶管结构受力性能现场试验研究——以上海轨道交通14号线静安寺站顶管车站工程为例 被引量：6
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作者 潘伟强 焦伯昌 柳献 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第6期975-983,共9页
为解决城市核心区地铁车站施工难题,上海轨道交通14号线静安寺站采用超大断面的类矩形钢顶管建造地铁车站。由于该新型结构的施工工艺及受力特性的研究目前仍处于初期阶段,设计关键点、受力薄弱点尚不清晰,因此基于该实际工程进行现场... 为解决城市核心区地铁车站施工难题,上海轨道交通14号线静安寺站采用超大断面的类矩形钢顶管建造地铁车站。由于该新型结构的施工工艺及受力特性的研究目前仍处于初期阶段,设计关键点、受力薄弱点尚不清晰,因此基于该实际工程进行现场试验研究。通过布置水土压力传感器、钢结构应变计,获取顶管施工全过程外荷载及钢结构应变的大小及变化规律,探究顶管结构在各个施工工况下的结构受力性能。结果表明:1)运营工况下,总压力值分布均匀、左右对称,顶部总压力略大于底部,下半环压力大致呈马鞍形分布;2)同步注浆工况下,泥浆套能快速传递注浆压力;3)二次注浆工况下,整环注浆压力约为330 kPa,相较运营工况提高了1.56倍,为最不利受力工况;4)管节环向受力机制接近整环矩形框架结构,结构顶、底部为最不利受力截面;5)管节纵向应力较小,需关注顶管隧道回退量,必要时增大止退反力,做好环缝防水措施。 展开更多
关键词 大断面类矩形钢顶管 结构受力 现场试验 水土压力 注浆荷载 力学性能
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基于楔形体理论的市政管网超大直径钢顶管施工开挖面极限支护压力研究 被引量：9
7
作者 梁斌 房鹏帅 +2 位作者 李文杰 耿弈 唐刚 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第4期75-84,I0005,I0006,共12页
针对极限支护压力不足引起的市政管网超大直径钢顶管施工开挖面失稳破坏问题,分析了开挖面失稳破坏的动态过程,改进既有楔形体-棱柱体模型,利用极限平衡法,提出一种市政管网超大直径钢顶管施工开挖面极限支护压力计算方法。以深圳市某... 针对极限支护压力不足引起的市政管网超大直径钢顶管施工开挖面失稳破坏问题,分析了开挖面失稳破坏的动态过程,改进既有楔形体-棱柱体模型,利用极限平衡法,提出一种市政管网超大直径钢顶管施工开挖面极限支护压力计算方法。以深圳市某超大直径钢顶管工程为背景,研究了极限支护压力与滑裂面倾角、梯形底角的变化规律,并给出了两者的理论建议值;探讨了影响顶管施工开挖面极限支护压力的控制参数。研究结果表明:当支护压力比分别为0.40和0.15时,开挖面分别处于失稳临界状态和失稳极限状态。开挖面破坏模式符合楔形体-梯形体计算模型。开挖面极限破裂角等于43°,最大梯形底角为79.5°。开挖面极限支护压力随着土体内摩擦角和黏聚力的增大而减小,当摩擦角大于27.5°时,开挖面处于稳定状态;随着顶管埋深直径比增大,开挖面极限支护压力逐渐增加,当埋深直径比大于2.2时,极限支护压力趋于稳定。 展开更多
关键词 市政管网超大直径钢顶管施工 楔形体理论 滑动面破裂角 极限支护压力 控制参数
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高水位软弱地层条件下大直径钢顶管稳定性 被引量：4
8
作者 荆哲 房鹏帅 +2 位作者 张耀阳 李文杰 梁斌 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第27期12131-12138,共8页
顶管在顶进过程中发生的失稳破坏已严重威胁工程的安全施工。以中交二公局第四工程有限公司承担的石岩北清污分流钢顶管工程项目为依托,基于薄壁圆柱壳屈曲理论,通过改变长细比、径厚比和埋深等影响因素对大直径钢顶管应力、屈曲模态和... 顶管在顶进过程中发生的失稳破坏已严重威胁工程的安全施工。以中交二公局第四工程有限公司承担的石岩北清污分流钢顶管工程项目为依托,基于薄壁圆柱壳屈曲理论,通过改变长细比、径厚比和埋深等影响因素对大直径钢顶管应力、屈曲模态和屈曲荷载进行分析。分析结果表明:钢顶管稳定性随长细比(顶管长度与管道外径的比值)的增加而减小,长细比<30(短顶管),易发生局部屈曲破坏,长细比>30(长顶管),易发生整体失稳破坏;在均布围压作用下,钢顶管屈曲模态以局部屈曲为主,其稳定性随径厚比的增加而减小;钢顶管实际稳定系数随埋深变化由管周围压和椭圆化变形共同决定。基于以上分析结果,提出了大直径钢顶管稳定性系数经验公式,结合工程实例进行验证,具有良好的指导意义。 展开更多
关键词 软弱地层 大直径钢顶管 椭圆化变形 屈曲模态 稳定性系数
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