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  • 【专利】 一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置

    作者:禹海涛 ; 章勇 ; 郭俊 ; 万超 ; 余小强 ; 杨锐锐 ; 姚旭朋 年份:2017
    摘要:本发明涉及一种应用于沉管隧道管节接头中的纵向限位装置,贯穿于相邻沉管隧道管节内,该纵向限位装置包括主体预应力拉索和固定所述主体预应力拉索的锚固组件,所述主体预应力拉索的两端分别通过一锚固组件固定于相邻的沉管隧道管节内,使主体预应力拉索贯穿相邻的两个沉管隧道管节。与现有技术相比,本发明限制了接头受地震作用下的变形,增大沉管隧道管节接头的抗弯刚度,避免接头产生较大张开量而失效,从而达到限位并确保水密性的目的,具有安装、更换方便等优点。
  • 【会议】 沉管隧道接头变轴力同幅弯曲试验研究

    作者:禹海涛 ; 蒋至彦 ; 柴瑞 ; 袁勇 关键词:沉管隧道 ; 管节接头 ; 地震作用 ; 拟静力试验 ; 力学性能 机构:同济大学地下建筑与工程系 ; 同济大学地下建筑与工程系 ; 港珠澳大桥管理局 年份:2013
    摘要:沉管隧道接头通常是地震作用下最薄弱的环节。本文以港珠澳大桥沉管隧道为工程背景,通过1:10的大比尺管节接头力学性能试验,模拟管节接头在水平地震荷载作用下的平面弯曲变形,研究管节接头在不同轴压力水平下的压弯变形规律,包括接头弯矩-转角,接头弯曲刚度等。试验结果表明,在同幅弯矩作用下,管节接头的弯曲刚度随着轴力增加而增大,残余转角则减小。研究结论可为今后沉管隧道接头设计提供参考。
  • 【专利】 一种可模拟盾构隧道环向接头的衬砌环模型设计方法

    作者:禹海涛 ; 张敬华 ; 袁勇 年份:2018
    摘要:本发明涉及一种可模拟盾构隧道环向接头的衬砌环模型设计方法,包括以下步骤:1)根据相似比原则,确定衬砌环模型内外径和纵向宽度,形成衬砌环模具;2)以纵向分隔片模拟原型隧道环向接头,以预埋金属环模拟原型隧道环向螺栓,设计所述预埋金属环的断面直径,在所述衬砌环模具内设置纵向分隔片和预埋金属环,形成衬砌环骨架;3)设计精细混凝土材料的配比,基于所述衬砌环骨架浇筑形成衬砌环模型。与现有技术相比,本发明具有设计方法简洁易行、模拟准确、造价低等优点。
  • 【期刊】 考虑行波效应的盾构隧道多点振动台试验

    刊名:中国公路学报 作者:禹海涛 ; 袁勇 ; 包蓁 ; 季倩倩 关键词:盾构隧道 ; 动力响应分析 ; 振动台试验 ; 行波效应 机构:同济大学土木工程防灾国家重点实验室 ; 同济大学土木工程防灾国家重点实验室 ; 同济大学地下建筑与工程系 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室 ; 上海城投公路投资(集团)有限公司 年份:2017
    摘要:为了研究长盾构隧道在考虑行波效应的地震动作用下的纵向响应规律,以上海沿江通道盾构隧道为原型,利用多功能振动台台阵系统,设计并完成了盾构隧道的多点振动台模型试验。鉴于长大盾构隧道工程规模和多点振动台试验系统的能力,试验几何相似比确定为1∶60;基于Buckingham-π定理以及量纲分析方法,确定了试验所需的土与结构的动力相似关系;为了模拟沿隧道纵向的行波输入,设计并制作了节段式模型箱,箱体总长22m,分为4个主动箱以及3个从动箱,箱体之间通过弹簧铰相连;以砂子和锯末按照一定质量比拌合来优化配置模型土,并通过室内三轴试验进行测试验证;考虑土-结构相对刚度相似比为控制指标,选取PE材料作为模型材料;根据刚度等效原理,设计并制作了盾构隧道的多尺度结构模型。试验以上海人工波为地震动输入,通过一系列工况的多点振动台试验模拟,得到了行波效应下盾构隧道模型结构的地震响应规律。试验测试数据包括行波效应下模型土和模型结构的加速度响应、隧道管环环缝的伸缩量响应等。对比分析了一致输入和行波输入下隧道结构的动力响应。试验结果表明:相比一致激励输入,行波效应会明显放大模型结构的加速度响应和环缝变形响应,从而对隧道抗震产生不利影响;地震动非一致激励应该在盾构隧道的纵向抗震设计中得到足够重视。
  • 【期刊】 反应位移法在圆形隧道抗震分析中的适用性评价

    刊名:结构工程师 作者:禹海涛 ; 张正伟 ; 段科萍 ; 朱春成 ; 张帆 关键词:圆形隧道 ; 抗震设计 ; 反应位移法 ; 动力时程法 机构:[1]同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; [1]同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; [2]同济大学地下建筑与工程系 ; [3]溧阳市水利局 ; [4]江苏博源土地规划设计咨询有限公司 ; [5]驻马店市板桥水库管理局 年份:2018
    摘要:反应位移法是目前国家和行业规范均推荐采用的地下结构抗震设计方法。但目前对反应位移法的参数选取及其适用性的认识尚不深刻,从而制约了反应位移法在隧道抗震分析与设计中的应用。本文以动力时程分析法为基准,对比分析圆形隧道两种不同的地层剪力计算方法对反应位移法计算精度的影响;同时评价了不同场地条件、不同埋深下反应位移法的适用性。结果表明,反应位移法在圆形隧道抗震分析中适用性较好,且计算精度随埋深增大略有提高;但轴力计算结果明显偏小,且随地层剪切波速的增加,轴力计算误差略有增大。
  • 【期刊】 软土超浅埋盾构隧道地震反应分析

    刊名:现代隧道技术 作者:禹海涛 ; 王祺 ; 戴春祥 ; 吴勇信 ; 段科萍 关键词:盾构隧道 ; 地震反应 ; 动力时程法 ; 超浅埋隧道 机构:同济大学地下建筑与工程系 ; 同济大学地下建筑与工程系 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 江苏省江都水利工程管理处 ; 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室 ; 溧阳市水利局 年份:2018
    摘要:相比于一般盾构隧道,地面出发盾构隧道技术可以大大降低施工对环境的影响,但目前对超浅埋盾构隧道地震响应的认识还不深入,制约了此类盾构隧道在实际工程中的应用发展。文章以上海某软土地区超浅埋盾构隧道为例,采用动力时程法分析超浅埋盾构隧道在水平向、竖向地震作用下的弯矩、轴力、变形等动力响应规律;同时建立均质土模型,评价不同场地土、不同埋深情况下超浅埋盾构隧道地震反应的相关规律。结果表明,软土地区超浅埋盾构隧道动力响应的主要影响因素为场地土性质,埋深对隧道动力响应的影响弱于土体性质对动力响应的影响;土的剪切波速越大,弹性模量越大,超浅埋隧道的动力响应会随之变小;覆土深度变小,地震效应与静力荷载效应比值变大。
  • 【期刊】 反应位移法在圆形隧道抗震分析中的适用性评价

    刊名:《结构工程师》 作者:禹海涛 ; 张正伟 ; 段科萍 ; 朱春成 ; 张帆 关键词:圆形隧道 ; 抗震设计 ; 反应位移法 ; 动力时程法 机构:同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 同济大学地下建筑与工程系 ; 溧阳市水利局 ; 江苏博源土地规划设计咨询有限公司 ; 驻马店市板桥水库管理局 年份:2018
    摘要:反应位移法是目前国家和行业规范均推荐采用的地下结构抗震设计方法。但目前对反应位移法的参数选取及其适用性的认识尚不深刻,从而制约了反应位移法在隧道抗震分析与设计中的应用。本文以动力时程分析法为基准,对比分析圆形隧道两种不同的地层剪力计算方法对反应位移法计算精度的影响;同时评价了不同场地条件、不同埋深下反应位移法的适用性。结果表明,反应位移法在圆形隧道抗震分析中适用性较好,且计算精度随埋深增大略有提高;但轴力计算结果明显偏小,且随地层剪切波速的增加,轴力计算误差略有增大。
  • 【期刊】 长大隧道地震响应分析与试验方法新进展

    刊名:中国公路学报 作者:禹海涛 ; 袁勇 关键词:隧道工程 ; 地震响应 ; 综述 ; 动力分析 ; 振动台试验 ; 减震控制 机构:同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 同济大学土木工程防灾国家重点实验室 年份:2018
    摘要:隧道抗震研究是当今地下工程防灾领域重要的研究方向之一。目前在隧道发展建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的新形势下,针对长大隧道抗震研究所面临的纵向抗震设计理论、大规模地震响应分析方法、非一致地震激励效应等科学难题,在分析国内外隧道抗震研究现状的基础上,聚焦基础设施建设的重大需求,系统阐述长大隧道地震响应分析与试验方法新进展。介绍面向长大隧道纵向抗震设计的几种简化分析模型,推导任意动载作用下长大隧道纵向动力响应解析解,退化出行波效应下长大隧道纵向响应的理论解,直观地给出各参数之间相互关联的解析表达,并基于多质点-弹簧-梁模型进一步提出面向长大隧道纵向抗震设计的快速简化分析方法;建立长大隧道-地层大规模地震响应模拟的多尺度动力耦合分析方法,同时获得隧道-地层的整体宏观响应与隧道各组件细观动态演化,且不需要任何附加过滤和阻尼即可有效消除宏-细观多尺度界面的高频波虚假反射;提出长大隧道多点非一致激励振动台模型试验方法,推导模拟基岩面多个离散输入与连续输入的关联性,研制节段型模型箱及其联动装置,构建振动台阵多个独立台面分区多点输入的非一致激励隧道地震试验平台。以港珠澳大桥沉管隧道等实际重大工程为应用案例,阐述所建立长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。最后介绍隧道关键节点的减震控制方法。研究结果在一定程度上反映了目前长大隧道纵向抗震设计和分析的发展水平,同时也为今后抗震工作的研究重点指明了方向。
  • 【期刊】 沉管接头混凝土剪力键力学性能模拟方法

    刊名:结构工程师 作者:禹海涛 ; 程轶康 ; 罗健珲 ; 郭俊 ; 王海龙 关键词:沉管隧道接头 ; 混凝土剪力键 ; 混凝土塑性损伤本构 ; 有限元法 ; 力学性能 机构:同济大学地下建筑与工程系 ; 同济大学地下建筑与工程系 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 南昌市政公用投资控股有限责任公司 年份:2017
    摘要:对于地基沉降、高水位差变化、突发地震等不利工况来说,沉管接头剪力键是控制接头剪切刚度和变形的关键要素,通过混凝土塑性损伤本构建立接头剪力键模型,进而对沉管隧道接头的安全性、耐久性、力学性能进行一定的研究。运用有限元方法并结合适当的材料本构模型对沉管接头进行数值模拟,可为后续大比尺模型试验的设计提供一定参考依据。采用混凝土材料的塑性损伤本构模型,考虑混凝土应力-应变的非线性以及GINA止水带压缩变形的非线性,通过沉管隧道接头的三维精细化建模,按照实际工程情况分别研究了不同水压下管节接头的水平剪切刚度、最不利工况下管节接头的水平剪切极限承载力、钢筋混凝土剪力键的剪切破坏形态和力学特性,预测了管节接头的力学性能以及剪力键的破坏发展形式。
  • 【期刊】 考虑变形缝影响的盾构隧道纵向抗震性能分析

    刊名:自然灾害学报 作者:禹海涛 ; 陈董祎 ; 姜海西 关键词:盾构隧道 ; 地震响应 ; 非一致输入 ; 变形缝 ; 减震效果 机构:同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 ; 同济大学地下建筑与工程系 年份:2018
    摘要:盾构隧道通过设置变形缝可适应沿纵向的不均匀沉降和变形,但目前盾构隧道结构抗震设计尚未考虑变形缝的影响,且变形缝对盾构隧道的纵向抗震性能的影响机制尚不清晰。本文将盾构隧道简化为三维的等效梁单元,放置在粘弹性地基上,采用地基弹簧和阻尼单元模拟隧道与土体间的动力相互作用,并通过细观三维精细化模型来模拟变形缝,即采用沿环向分布的轴向拉压弹簧和切向剪切弹簧来真实模拟地震作用下的变形缝张开量和错位量等变形。综合考虑不同地震动输入方向和不同地震波频谱特性,对比分析盾构隧道有/无变形缝时的非一致地震响应特征,并对变形缝间距变化进行了参数敏感性分析,系统揭示了变形缝对盾构隧道纵向抗震性能的影响规律。分析结果表明:在隧道纵向布置变形缝能有效减小盾构隧道在地震作用下的轴力和弯矩,但随着变形缝间距的增大,减震效果显著降低。研究结论可为今后类似工程的抗震分析及变形缝设计提供指导。
  • 【期刊】 沉管隧道基槽边坡振动台试验及动力特性

    刊名:中国公路学报 作者:禹海涛 ; 燕晓 ; 袁勇 ; 袁聚云 关键词:隧道工程 ; 变坡度边坡 ; 振动台试验 ; 动力响应 ; 相似关系 ; 模型土 机构:集团)有限公司 ; 集团)有限公司 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 同济大学土木工程防灾国家重点实验室 年份:2016
    摘要:为研究沉管隧道基槽边坡的动力特性,以在建的港珠澳大桥沉管隧道工程为背景,设计并完成了几何比尺1∶60的沉管隧道基槽变坡度边坡大型振动台模型试验,并对试验模型的动力特性进行了分析.针对试验设计的细节尤其是相似关系设计和模型土设计进行了重点介绍.基于Buckingham-π相似原理,通过量纲分析的方法得到了相似关系控制方程,并以此方程为基础推导得到了试验所需各物理量的动力相似关系;利用锯末和砂按照一定比例混合配制模型土,通过一系列室内动三轴试验研究了模型土与原状土动力的特性,找到了动力特性与原状土相匹配的模型土;根据实际工程的场地状况和振动台试验设备的要求,设计并制作了长、宽、高分别为4.5,4.0,1.2m的刚性模型箱.通过振动台试验研究了输入不同频谱、峰值加速度和频率相似比地震波的变坡度场地地震响应差异,探讨了边坡的动力响应规律.试验验证了模型箱边界效应,边界处土体的加速度响应与中间处土体基本一致,并与其他试验结果进行了对比.结果表明:土体对输入的地震波具有明显的放大作用;不同频谱地震波作用下,边坡坡面的加速度响应具有明显的差异;不同地震动峰值加速度输入条件下,峰值加速度(PGA)放大系数沿坡面分布规律基本一致;不同频率的地震波作用下,变坡度PGA放大系数随频率相似比的增大而增大.
  • 【期刊】 软土典型地铁车站中柱减隔震优化设计

    刊名:结构工程师 作者:禹海涛 ; 欧飞奇 ; 袁勇 ; 毕湘利 关键词:地铁车站 ; 中柱 ; 柱端支座 ; 减震隔震 机构:同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室 ; 上海交通大学土木工程系 ; 同济大学地下建筑与工程系 ; 同济大学土木工程防灾国家重点实验室 ; 上海申通地铁股份有限公司 年份:2016
    摘要:阪神地震中,地铁车站的中柱破坏尤为严重,不少学者的研究也表明,地铁车站在地震作用下,中柱的地震响应较为强烈.在以往相关研究的基础上,尝试在地铁车站中柱的柱端设置不同的支座,并通过有限元模拟研究结构在地震作用下的响应.结果表明,车站结构的位移响应与原结构相比相差不大,未设置支座中柱的内力有一定程度增大,但对于设置支座的中柱内力,尤其是剪力和弯矩相比原结构大幅度减小.
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