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“十一五”国家科技支撑计划(2011BAG07B01): 作品数：11 被引量：160H指数：9; 相关作者：袁勇禹海涛徐国平刘洪洲燕晓更多>>; 相关机构：同济大学中交公路规划设计院有限公司港珠澳大桥管理局更多>>; 发文基金：“十一五”国家科技支撑计划国家自然科学基金上海市教育发展基金会晨光计划项目更多>>; 相关领域：建筑科学交通运输工程更多>>

沉管隧道管节接头混凝土剪力键压剪破坏试验研究被引量：21: 2017年; 接头是沉管隧道中最薄弱的一环,在受到地震和不均匀沉降等作用下,接头会发生横向变形,并通过接头中的剪力键传递。目前,国内外沉管隧道管节接头变形规律的研究较少集中在剪力键上,更缺少管节接头整体力学性能试验数据的支持。根据沉管隧道接头构造设计特点,该文提出了一套测试接头压剪承载力和破坏模式的破坏试验方法和加载方案,并开展了几何比尺为1∶10的管节接头压剪试验,研究接头在低周往复剪切荷载下的力学性能,记录其荷载-位移曲线,最终获得接头压剪刚度曲线。试验结果表明,管节接头和单个剪力键的承载力分别是310 k N/355 k N(正/负向)和88 k N,均比设计承载力高。而接头剪力键的破坏模式主要表现为局部翘曲破坏和凸榫根部拉裂破坏。; 袁勇禹海涛萧文浩徐国平蒋至彦; 关键词：低周往复剪切破坏

沉管隧道大比尺管节接头压弯试验研究被引量：14: 2014年; 沉管隧道接头遭遇地震作用时,会发生压弯变形,而接头刚度最能表征其变形规律。目前,缺少沉管隧道接头力学性能试验数据,同时设计或计算分析采用的接头刚度模型没有充分的验证。根据接头构造设计特点,进行几何比尺为1∶10的大比尺管节接头压弯试验,研究接头在轴向压力为500 k N下的弯曲变形规律。试验结果表明,随着轴向压力的增加,接头轴向压缩刚度有明显的增加;随着弯矩的增大,接头转角呈非线性增长,与此同时接头张开量呈反对称变化;卸载后接头存在一定的轴向和弯曲残余变形。; 萧文浩徐国平禹海涛袁勇; 关键词：沉管隧道压弯接头刚度接头变形

沉管隧道纵向地震响应分析的多体动力学方法被引量：17: 2015年; 沉管隧道纵向地震响应分析是沉管隧道抗震设计的关键。根据沉管隧道结构的几何特征和结构特点,基于合理假设建立了沉管隧道的多刚体-弹性阻尼铰-阻尼铰动力学模型,并运用多体动力学理论中的离散时间传递矩阵法(MS-DT-TMM)推导出了其数学模型及表达式。通过算例进行了沉管隧道纵向地震响应的时程分析,并将该方法与传统有限元方法的计算结果进行了对比,结果表明了MS-DT-TMM法的可行性和有效性,为快速实现沉管隧道抗震计算分析提供了新的手段。; 袁勇申中原禹海涛; 关键词：沉管隧道地震响应多体动力学动力分析

沉管隧道接头与管节本体刚度比试验被引量：22: 2016年; 针对目前沉管隧道接头与管节本体相对刚度比取值既无现成的解析公式或图表可循,也无试验数据支持问题,根据沉管隧道管体及管节接头的结构构造设计特点,设计了几何比尺为1∶10的沉管隧道管节接头力学性能试验,通过对管节接头施加不同的荷载,分别得到了管节接头在不同轴向压力下的压缩量曲线、弯矩-转角曲线和剪力-剪切位移曲线;通过计算得到了管节接头与管体在受轴向压力、弯曲荷载和剪切荷载下的刚度比曲线;分别对上述3种刚度比曲线进行了拟合分析,并对刚度比随着接头轴向压力变化的规律进行了讨论。试验结果表明：管节接头在加载和卸载条件下的轴向刚度比并不相同,而且加载轴向刚度比较卸载轴向刚度比大,但是基本上两者均呈线性趋势;随着轴向压力的增大,管节接头与管体的弯曲刚度比和剪切刚度比也均呈线性增加趋势;在沉管隧道管节接头工作水压区间内（对应轴向压力为440-1 760kN）,轴向加、卸载刚度比的变化范围分别为1/360-1/120和1/1 028-1/305,弯曲刚度比的变化范围为1/1 161-1/25,而剪切刚度比的变化范围则为1/76-1/24。相比轴向和弯曲刚度比,沉管隧道接头与管节的剪切刚度比较大,而且其随轴向压力变化的敏感度相对较小。; 禹海涛萧文浩袁勇苏权科徐国平; 关键词：隧道工程拟静力试验

沉管隧道接头减震耗能装置设计与试验验证被引量：9: 2016年; 为了探讨管节接头在地震作用下的减震措施和手段,首创性地提出了基于金属屈服耗能阻尼器的沉管隧道管节减震耗能方法,设计了一套可用于沉管隧道管节接头的减震耗能装置,并通过关键参数优化的方法,以接头弯矩-转角曲线所围成的面积作为优化目标函数,对该减震耗能装置的线刚度进行优选;最后,通过对接头施加水平弯矩荷载,完成了无减震耗能装置接头和安装减震耗能装置接头2组大比尺对比结构试验,分别得到2组试验工况下管节接头的弯矩-转角曲线,计算得到管节接头力学性能参数(如抗弯刚度和滞回圈面积等),并对各参数进行了对比分析,检验了该减震耗能装置用于提高沉管隧道抗震性能的技术可行性。试验结果表明:无减震装置和安装减震装置后,接头的弯矩-转角曲线均出现明显的滞回圈,两者滞回圈形状大致相同;与无减震耗能装置的接头试验相比,安装该减震耗能装置后,在接头承受相同的转角条件下,接头所承受的最大弯矩从730kN·m提高到了1 000kN·m,提高了约37%;接头弯曲刚度由6.19×105kN·m·rad-1提高到8.97×105 kN·m·rad-1,增大了约45%;而反映接头耗能性能的接头弯矩-转角曲线所围成的滞回圈的面积提高了约69%,接头的滞回性能得到了显著的提高。; 禹海涛萧文浩袁勇刘洪洲蒋至彦; 关键词：滞回性能

沉管隧道基槽边坡振动台试验及动力特性被引量：2: 2016年; 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。; 燕晓禹海涛袁勇袁聚云; 关键词：隧道工程振动台试验动力响应

超长沉管隧道多点振动台试验模拟与分析被引量：38: 2016年; 为研究非一致地震激励下沉管隧道的响应,以在建的港珠澳大桥沉管隧道为背景,基于由4台面振动台组成的线状多功能试验系统,开展了超长沉管隧道的多点振动台模型试验。鉴于超长沉管隧道工程规模和多点振动台试验系统的能力,研究了试验所需土与结构动力相似比关系,设计并制作了节段式模型箱,用于模拟沿隧道轴向的非一致地震动输入。该模型箱由4个主动箱和8个随动箱组成,总长40m。通过开展离散多点非一致激励空箱振动台试验,验证了通过节段式模型箱将离散多点输入机制转化为连续多点输入机制的可行性。基于室内动三轴试验,测试并确定了最优模型土的配制方案。综合结构惯性力和土-结构相对刚度比的相似分析,通过多种材料比选,最终选用铝合金浇铸件加工模型隧道。试验采用的隧道节段模型尺寸(长×宽×高)为600mm×375mm×170mm,总共98个,隧道模型总长达36.75m。选用与橡胶力学性质相似的硅胶条模拟隧道管节接头的GINA橡胶止水带。通过一系列工况的多点振动台试验模拟,系统获得了沉管隧道模型的非一致激励地震响应规律。通过多工况试验数据分析,分别得到了场地、隧道管节的加速度和隧道管节接头的变化情况,结构纵向加速度响应数据表明行波效应明显。试验结果表明:在常规设计地震(ODE),最大设计地震(MDE)和罕遇设计地震(RDE)的地震强度下,管节接头的变形量均小于允许值,说明隧道结构处于安全状态。; 袁勇禹海涛燕晓徐国平苏权科; 关键词：沉管隧道振动台试验抗震设计动力响应分析非一致激励

用于长隧道多点振动台试验的节段式模型箱及其适用性研究被引量：17: 2016年; 目前非一致激励下长隧道的抗震研究仅限于理论解析或数值分析,缺乏有效的试验或现场数据验证,而试验技术难点在于如何利用多个离散振动台面来近似模拟实际的连续多点非一致地震激励作用。针对此问题,基于大型线阵协同工作的4个独立振动台,研发了一种用于模拟长隧道多点振动台试验的节段式模型箱,不仅用于承载模型土和模型隧道,而且可以实现离散多点振动台输入到连续非一致输入的等效转换。节段式模型箱研发的挑战在于模型箱尺寸和连接接头的设计,优化目标是使随动箱的加速度响应峰值和主频与主动箱一致,而各箱体之间有合理的时间延迟来反映沿模型箱纵向的行波效应。通过多工况的解析解和数值分析,最终确定了该节段式模型的最优化尺寸为40m×4.5m×1.2m(长×宽×高)以及各箱体间的连接方式(弹性铰接)。最后通过开展一系列的多点振动台空箱试验,研究了节段式模型箱沿纵向传播的非一致地震激励效应。试验结果表明:该节段式模型箱可以有效实现从4个独立振动台面输入到连续多点非一致地震激励的等效转换,真实再现地震动的空间变化特性,从而验证了该模型箱用于长隧道多点振动台试验的可行性。研究成果可为长隧道多点振动台试验模拟提供参考依据。; 禹海涛李翀袁勇柴瑞刘洪洲; 关键词：隧道工程振动台试验非一致激励地震响应

地下结构振动台试验模型箱应用现状被引量：7: 2014年; 模型箱是地下结构振动台试验中的辅助装置,对模型地层与结构在模拟地震输入下的动力响应测试研究至关重要。调查了现有地下结构振动台模型试验所用模型箱的形式,给出了设计模型箱应满足的三个等效准则,依此分析各类模型箱的结构形式及其优缺点。着重讨论了刚性模型箱设计应关注的若干要点,为长隧道振动台试验模型箱设计提供理论准备。; 袁勇黄伟东禹海涛; 关键词：地下结构振动台试验

沉管隧道接头力学模型及刚度解析表达式被引量：32: 2014年; 接头刚度是表征沉管隧道接头性能的最重要参数。目前沉管隧道接头刚度的取值既无现成的解析表达式或图表可循,也无接头力学性能试验数据支持。该文根据接头构造设计特点提出力学假定,将接头GINA止水带抽象为弹簧,接头板则假定为不产生挠曲变形的刚性板,在此基础上建立了接头的力学模型。根据受力平衡方程和变形协调方程,推导出接头刚度的解析表达式。通过与所设定的接头三维精细化基准模型在相同设计参数下的结果对比,验证了接头力学模型及刚度解析解的合理性。最后应用该力学模型进行了接头参数敏感性分析,预测了各种因素对接头刚度的影响规律。; 禹海涛袁勇刘洪洲李贞新; 关键词：沉管隧道接头刚度力学模型解析解

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