国家自然科学基金(51278494)
- 作品数：14 被引量：100H指数：5
- 相关作者：施成华彭立敏刘宁雷明锋艾辉军更多>>
- 相关机构：中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室中铁一局集团有限公司广州分公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划湖南省高校创新平台开放基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学理学更多>>
- 基底刚度影响仰拱混凝土疲劳损伤的试验研究被引量：3
- 2016年
- 为探明铁路隧道基底刚度对仰拱混凝土疲劳损伤的影响,研制了一种可变换基底刚度并模拟仰拱力学环境的加载装置,结合MTS疲劳试验机进行了仰拱混凝土疲劳损伤的试验研究,揭示了静动载耦合作用下隧道仰拱混凝土的疲劳损伤机理,构建了引入抗力系数的仰拱混凝土疲劳损伤计算模型,阐明了基底刚度对仰拱混凝土动态应变特征及疲劳损伤的影响程度.结果表明:隧道基底刚度对仰拱混凝土疲劳损伤和累积应变增长影响显著;随着基底刚度的降低,混凝土动应变及损伤值快速增长并发生疲劳破坏;混凝土损伤演化曲线与动应变曲线相似,均具有明显的三阶段变化特征;基于疲劳损伤拟合公式和抗力系数表达式,量化了基底刚度对混凝土疲劳损伤的影响程度;均布弹簧基底有利于混凝土抗疲劳性能的提高,其疲劳寿命约为三点弯折条件下混凝土疲劳寿命的10倍.
- 刘宁彭立敏施成华
- 关键词：铁路隧道
- 基于滑移线场的土压平衡盾构刀具切削扭矩研究被引量：6
- 2013年
- 为了较合理地估算刀盘的切削扭矩,对刀盘2种主要刀具即切刀和滚刀的切削扭矩进行研究:首先基于塑性力学中滑移线场,对滚刀和切刀分别建立与其切削机制相对应的塑性力学模型,推导具体的表达式;然后,根据盾构刀具的配置参数及红层掘进参数对刀盘的切削扭矩进行计算,分项求和得到刀盘总扭矩。最后对刀盘计算总扭矩与施工实测总扭矩相比较,并分析理论计算模型存在的误差原因。研究结果表明:滚刀在红层中受均匀磨损,磨损量小,刀盘扭矩的实际装备系数为3.2,有一定的富余。研究结果可为盾构刀盘的设计、施工提供参考。
- 赵丹彭立敏雷明锋陈露
- 关键词：盾构切削扭矩滚刀滑移线场红层
- 基岩软化条件下仰拱结构疲劳寿命的预测分析被引量：7
- 2016年
- 由于隧道施工期间扰动及重载列车荷载的长期循环作用,造成底部基岩出现一定范围的软化和围岩力学参数降低,引起拱底围压的不均匀分布,并影响基底结构的疲劳寿命。通过引入重载列车振动荷载函数和Miner线性累积损伤理论,建立了考虑基底软化仰拱结构疲劳寿命的预测方法,研究列车振动荷载作用下基底软化因素对铁路隧道底部结构疲劳寿命的影响。计算结果表明:在基岩不同软化条件下,隧道底部结构动应力响应分布规律相似,隧道底部结构各部位动拉应力和动压应力增幅较大,仰拱结构疲劳寿命明显减小。隧道底部结构仰拱中心处出现拉应力最大值,仰拱与边墙连接处出现压应力最大值。在仰拱结构的应力计算结果的基础上,结合混凝土疲劳寿命原理,论述了基底软化条件下隧道底部结构疲劳寿命预测值。
- 刘宁彭立敏施成华
- 关键词：动力响应
- 基于三维非连续接触模型的管片接头静动力特性分析被引量：27
- 2013年
- 基于非线性接触理论,考虑盾构隧道结构的非连续性,模拟管片接头结构和管片衬砌与围岩及道床之间的相互作用,建立了道床–管片–围岩的三维非连续接触模型,对盾构隧道管片接头在围岩静压、列车动载作用下的受力与变形进行了深入分析。研究结果表明,围岩静压下拱顶和隧底处的纵向接头部分向内张开,两侧拱腰处的接头部分向外张开,拱顶处的封顶块与邻接块错台较大,拱腰接头受压明显,拱顶接头受压最小,各环管片拱顶处的螺栓轴力最大,隧底处的其次,拱腰处的接头螺栓轴力最小,旋转了一定拼装角度后位于拱肩上部的接头螺栓,其剪力最大;列车动载作用下管片接头的张开错台、混凝土应力以及接头螺栓的内力均在动载施加初期迅速增加,然后明显减小,而后产生波动,其中浅埋地铁隧道拱顶接头的动力响应较隧底接头明显,螺栓剪力在列车动载作用下较螺栓轴力增加的多。
- 艾辉军彭立敏施成华
- 关键词：盾构隧道管片接头静动力分析
- 基于车-轨-隧一体化模型的重载铁路隧道动力响应特性分析被引量：4
- 2017年
- 基于赫兹非线性理论,考虑轮轨接触关系,建立车辆-轨道-隧道一体化三维空间耦合模型,对重载列车作用下隧道结构的动力响应进行计算分析。通过与实测值的对比分析,验证该一体化计算模型的可靠性。进一步针对蒙华铁路黄土隧道工程,探讨30 t轴重列车荷载作用下隧道结构的动力响应特征。计算结果表明:30 t轴重列车荷载作用下,隧道底部结构的位移、应力和加速度显著增大,受列车振动荷载的影响明显;在轨下断面和隧道中心断面,压应力都沿深度方向衰减,衰减速度由快到缓;隧道中心断面拉应力沿深度方向增长,在初支底部出现最大拉应力;列车荷载对结构的整体受力产生不利影响。
- 肖鹏彭立敏施成华杨高尚雷明锋
- 关键词：动力响应
- 浅埋大断面软弱围岩隧道下穿高速公路变形控制技术研究被引量：23
- 2018年
- 深圳市红棉路市政隧道埋深浅、跨度大、下穿高速公路距离长,且高速车流量非常大,隧道施工风险高。为了有效控制高速公路地表变形,防止由于高速公路地表沉降过大而造成高速公路交通事故,提出"水平导向"和"潜孔锤"跟管钻进相结合的超长管棚施工方法,成功解决管棚钻进过程中遇到孤石的难题,并准确地控制隧道超长管棚的施工精度,保证管棚超前预支护的质量。通过采取一系列隧道变形控制技术,如优化隧道施工工法、掌子面加固、拱脚加固以及加强施工管理等,成功控制高速公路地表沉降,保证红棉路市政隧道快速、安全地穿越机荷高速公路,也为类似下穿高速公路隧道施工提供参考。
- 雷亚峰施成华
- 关键词：浅埋大断面软弱围岩下穿高速公路隧道
- 振幅影响隧道混凝土累积损伤特征的试验研究被引量：4
- 2016年
- 重载列车轴重的增加导致振动幅值的提高,进而引起隧底结构损伤破坏的发生。针对仰拱混凝土累积损伤方面研究的不足且未引入隧道设计规范中,基于Helmholtz自由能理论体系,开展用于描述循环荷载引起仰拱混凝土累积损伤特征计算模型的研究。为了验证累积损伤模型并获取满足隧底力学环境的混凝土损伤计算方法,进行静载与循环荷载耦合环境中不同振动幅值作用下仰拱混凝土的试验研究。实验数据及数值计算结果表明:混凝土损伤演化曲线可以分为3个阶段:初期增长阶段、稳定增长阶段和快速发展阶段。通过对不同阶段混凝土损伤演化趋势的非线性拟合分析,给出能够引发混凝土损伤破坏的静载水平和不同阶段损伤演化趋势的定量表达式。通过数值计算与试验结果对比分析,得到混凝土试件损伤主要分布在中间受拉区域,底部损伤值相对较大并最终发生破坏。初始阶段损伤首先发生在混凝土试块中底部,混凝土损伤由试件下部逐渐向上逐渐发展。
- 彭立敏刘宁施成华
- 关键词：循环荷载
- 重载铁路隧道底部结构疲劳性能及累积损伤试验研究被引量：5
- 2019年
- 根据重载铁路隧道底部疲劳关键部位的力学特性,开展双侧限高静载低动载波动疲劳试验,得到重载铁路隧道底部结构试件的最大拉应变及电导的演化规律,通过分析试验数据研究结构的疲劳性能和累积损伤。结果表明:当最大应力水平不高于0.60时,试件最大拉应变呈2阶段发展,未产生疲劳破坏,其最大拉应变幅值、增速始终保持恒定;当最大应力水平超过0.70时,试件最大拉应变呈“倒S”型3阶段发展,产生疲劳破坏,试件的最大拉应变及其增量、幅值、增速在第Ⅰ和第Ⅲ阶段增长较快,在第Ⅱ阶段呈缓慢线性增长;试件的疲劳寿命随静载、动载的增大而缩短,采用多元线性函数对试验数据进行拟合,得到双参数疲劳寿命(S—N)计算公式;同时,基于试件最大拉应变及电导的时变特性,得到隧道底部结构的非线性累积损伤演化曲线及计算公式。
- 刘聪彭立敏雷明锋刘宁
- 关键词：围岩压力列车荷载
- 城市水下暗挖隧道修建关键技术研究被引量：2
- 2016年
- 修建水下隧道目前已成为城市越江的一种重要方法。文章结合长沙市营盘路隧道工程修建实例,探讨了城市水下隧道的一些创新性设计和施工方法。在深入分析既有水下隧道埋深确定方法存在问题的基础上,提出了考虑工程控制措施的水下隧道最小埋深确定方法。采用该方法确定营盘路隧道的最小埋深为11.5 m,较国内外既有方法埋深减小5 m以上,隧道长度减少近400 m。采用"以堵为主,限量排放"的防排水原则,通过对注浆加固圈厚度及加固参数的调整,可减少水下隧道运营期间隧道内的渗水量。采用超前全断面预加固、双层初期支护等手段,通过合理的开挖分部和施工组织,成功开挖了覆跨比仅为0.46、隧道开挖面积达376 m2的水下超浅埋大断面隧道,解决了水下超大断面隧道多工序、多断面施工的难点。
- 刘招伟施成华彭再勇欧阳刚杰
- 关键词：水下隧道立交施工技术
- 基岩脱空条件下仰拱结构疲劳寿命的计算方法被引量：5
- 2016年
- 由于隧道施工扰动及重载列车长期循环荷载作用下,隧道底部围岩出现局部基岩脱空现象。基岩脱空引起拱底围压的差异性分布,进而关系到隧道仰拱结构的疲劳寿命。通过引入重载列车隧道结构振动理论和Miner线性累积损伤理论,建立考虑基岩脱空条件下仰拱结构疲劳寿命的预测方法,研究基岩脱空条件下列车荷载对铁路隧道底部结构疲劳寿命的影响。计算结果表明:在隧道底部基岩脱空条件下,隧底结构仰拱中心处出现拉应力最大值,仰拱与边墙连接处出现压应力最大值,仰拱结构动应力响应分布规律相似。随着脱空变量的增大,隧底结构各部位动拉应力和动压应力增幅较大,仰拱结构疲劳寿命明显减小。
- 刘宁彭立敏施成华
- 关键词：动力响应
