摘要：反应位移法在沉管隧道纵向动力响应分析中得到广泛运用,而在具体工程分析中,传统反应位移法存在隧道截面几何特性不能良好体现,管节接头模拟不精确等问题。基于以上不足提出了改进梁-弹簧模型,并以广州如意坊沉管隧道工程为背景,开展了沉管隧道反应位移法抗震分析,同时与传统梁-弹簧模型进行对比研究。结果表明:改进后的梁-弹簧模型满足计算结果精度要求,可较好地考虑沉管隧道截面形状、场地不均匀等复杂工况,同时,可对沉管隧道接头进行准确表征。改进梁-弹簧模型反应位移法的建立可作为沉管隧道动力分析方法的良好补充。

摘要：双级减震系统是国内外潜射装置抗冲减震的主要结构形式,明确结构参数对减震性能的影响规律,对工程设计和研究分析具有重要作用。采用3层梁-弹簧模型,从梁结构质量比、双级减震环节刚度比以及梁变形等角度出发,对减震系统中结构变形、结构质量以及减震环节刚度等因素对双级减震系统冲击响应的影响规律进行研究分析。研究结果表明:采用双级减震结构,能够获得有效的抗冲击性能;随着下层相对上层减震环节刚度比的增加,模拟弹体的上层梁最大过载响应减小,而模拟内外筒的中间层与下层梁间最大相对距离增加;随着中层梁相对其他2层的质量比增加,中层梁质量对系统响应的影响减小。

摘要：盾构隧道衬砌结构由若干管片及其间的连接螺栓组成。在其断面受力的工程设计中，目前普遍采用梁-弹簧系统模型来模拟其受力性态。其中，梁可分成直梁和曲梁两类。本文在考虑弹簧刚度的轴向、切向和转动效应的同时，从卡氏（Castigliano）第二定理出发，给出了梁-弹簧模型的矩阵式，并论证了直梁-弹簧模型与曲梁-弹簧模型的一致性关系。在数值模拟计算过程中，还考虑了地层反作用力非线性情形和管片接头转动刚度正、负弯矩时的非对称性问题。

摘要：为了解决预制拼装叠合管廊在结构施工过程中,侧墙和结构板连接点处的钢筋无法保证锚固长度的问题,提出了以梁-弹簧模型为基础的结构裂缝模拟旋转刚度分析方法。首先建立了以梁-弹簧模型为基础的结构分析体系,将结构连接点位置模拟为弹簧,并根据结构裂缝推算旋转刚度。其次,通过对比梁-弹簧模型和等刚度模型的计算结果,讨论了基于梁-弹簧模型的结构分析体系对预制拼装管廊结构计算的适用性。结果表明,结构裂缝模拟旋转刚度分析方法能够保证侧墙和结构板连接点处钢筋的锚固长度,有效反映了预制结构局部位置的弱化现象,梁-弹簧模型具有更好的适用性。研究结果丰富了预制拼装叠合管廊的计算方案,可为不等刚度的预制拼装结构设计提供参考。

摘要：随着我国盾构隧道数量的日益增多,越来越多的穿江越洋隧道开始逐步使用双层衬砌。采用经典梁-弹簧理论,考虑管片接头的非线性特征,建立盾构隧道双层衬砌结构抗剪压计算模型,分别对不同二次衬砌弹性模量、不同水压及地层抗力系数条件下的盾构隧道双层衬砌结构的受力及变形特性进行分析,获得上述因素对盾构隧道双层衬砌结构横向力学特性的影响规律。研究结果表明:二次衬砌弹性模量对双层衬砌结构的受力影响相对较小,在一定范围内水压的增大可以在一定程度上改善双层衬砌结构的受力状态,当地层抗力系数小于30 MPa/m时,管片和二次结构受力受地层影响较大,结构受力及变形处于不利状态。

摘要：利用ABAQUS有限元软件,采用壳单元模拟预制装配式地下管廊,非线性弹簧模拟管段承插口接头的力学行为,非线性地基弹簧模拟土-结构间相互作用,文中提出一种适用于预制管廊横向抗震分析的壳-弹簧计算模型。以天津市某拟建地下管廊为例,对4个计算工况进行了横向抗震分析。结果表明,壳-弹簧模型内力较梁-弹簧模型均有所增大,轴力、剪力、弯矩分别增大17.4%、22.7%和27.9%;考虑管段间钢绞线预应力时,内力在幅宽上有明显变化且在承插口接头处明显增高;引入管廊结构材料塑性后,管廊层间变形显著增大,且较之线弹性模型增大了68.7%。文中的壳-弹簧模型可反映预制综合管廊结构的弹塑性行为及接头钢绞线预应力影响,对预制综合管廊抗震设计有一定指导作用。

摘要：研究井字型交叉管廊的纵向抗震分析方法。文中以某预制管廊工程为例,在ABAQUS有限元平台建立了井字型交叉管廊的梁-弹簧模型,采用非线性弹簧单元模拟预制管廊的企口接头,非线性土弹簧模拟土-结构之间的相互作用。计算了井字型管廊在不同地震波入射角度下的地震响应,得到了交叉节点的最不利模式,讨论了地下综合管廊交叉节点间的影响机制。研究表明,交叉节点对地下综合管廊的地震响应有重要影响;当管廊相邻交叉节点的间距小于场地地层变形波长的1/15时,交叉节点间的相互影响不可忽略。研究方法对地下综合管廊的抗震分析具有一定的参考价值。

摘要：梁-弹簧模型计算公式简洁、数值实施方便,可以较好地评价衬砌管片的接头效应,在盾构隧道衬砌结构设计中已被广泛应用。作为表征接头性能的重要参数,接头刚度(尤其是抗弯刚度)的选取直接决定了梁-弹簧模型的计算精度,对盾构隧道衬砌结构的内力分析具有十分重要的意义。以内力(弯矩、轴力)为输入特征,以接头抗弯刚度为输出建立可以反映接头抗弯刚度非线性特征的深层神经网络模型。基于接头足尺试验数据,通过前向传播和反向传播算法训练得到具有解析形式的、全域适用的接头抗弯刚度与内力之间的非线性映射函数,克服了传统方法拟合结果局部性及难以得到整个内力空间接头抗弯刚度表达式的缺陷,为基于接头足尺试验数据的接头抗弯刚度非线性预测及统一连续表达提供了一种新的手段。深层神经网络接头抗弯刚度非线性模型预测值与足尺试验数据的对比及其在整环衬砌结构计算分析中的应用表明了该方法的正确性和有效性。

摘要：针对双层结构内部荷载对管片结构的响应方式和设计上如何考虑的问题,将常见的内部荷载模式分为立柱-板、立柱-梁及连续墙-板等3种,并借助梁弹簧模型研究不同工况下3种荷载模式的响应规律。结果表明,立柱-板与立柱-梁荷载模式会导致在衬砌的对应位置出现局部应力集中,采用连续墙-板荷载模式会使内部荷载对结构影响相对较小,并能避免应力集中现象;衬砌厚度增加可以减小内荷载对衬砌整体受力影响,但也可能导致隧道张开量超出限值,影响防渗性能;衬砌外径较大或浅覆土工况下会加大内荷载影响,对衬砌受力造成不利影响。

摘要：盾构隧道结构设计中,是否能够较为准确地得到作用在管片衬砌上的荷载十分关键;然而,现场实测实施较为困难,会受到环境和施工因素的影响,而荷载反演是一个较好的得到作用于衬砌上水土荷载的方法。依托佛莞城际铁路狮子洋隧道工程,提出适用于硬岩荷载模式的修正梁-弹簧模型,并结合修正模型对隧道水下全断面处于中风化泥质砂岩时进行荷载反演。比较遗传算法、现场实测和太沙基理论计算的荷载值以及由荷载计算出的内力值,反演得到的中风化泥质砂岩侧压力系数为0.38,基床系数为242.43 MPa/m。结果表明:(1)在该断面下,采用修正模型较为合适,且遗传算法得到的荷载能够较好拟合实测内力值;(2)作用在衬砌上的荷载主要为水压力,荷载计算应采用水土分算;(3)地勘报告中中风化泥质砂岩围岩参数偏小,实际取值可参考遗传算法反演值;(4)采用太沙基理论的荷载计算得到的弯矩值偏大,轴力值偏小,结果偏向保守。