盾构隧道管片足尺模型试验与环向接头仿真分析研究

来源 :中国铁道科学研究院 | 被引量 : 5次 | 上传用户:hakbin
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城市地下空间的丌发利用对现代和未来城市发展有非常重要的意义,地下工程施工对既有近接地下设施,尤其是对近接地铁盾构隧道影响研究是地下空间开发的重要课题,多个城市均发生过临近地铁盾构隧道施工对地铁盾构隧道结构安全产生重大影响的实例,各有关部门和团体正在制定和完善相关地铁结构保护标准,其中,盾构隧道受力机理分析和变形控制是地铁保护的关键内容。
  作为拼装地下结构,管片接头是盾构隧道受力分析的关键,对管片结构整体受力变形性能有决定性影响,本文结合深圳前海交易广场基坑工程对地铁盾构隧道保护科研项目和工程实例,对深圳地铁盾构隧道管片环向接头的力学性能进行研究,具体结果如下:
  (1)盾构隧道单环管片足尺模型试验
  采用盾构隧道管片单环足尺模型试验对深圳一号线鲤鱼门-前海湾区间代表环整体和接头力学性能进行试验研究,得到了通缝盾构隧道结构的关键变形性能点、各性能点的结构整体变形、纵缝张开量和隧道结构破坏的全过程,初步研究了管片接头的变形规律。
  (2)盾构隧道管片环向接头模型
  结合LS-DYNA、ABAQUS大型通用有限元软件建立管片局部接头模型,该模型建立螺栓与接头混凝土实体单元,考虑螺栓和混凝土接触压力和摩擦对接头受力的影响,可以对管片接头进行精细化分析。通过与试验结果对比分析,该模型能较好的模拟管片接头受力变形和破坏的过程,可以作为接头变形机理分析的较好工具。
  (3)管片环向接头变形性能仿真分析
  利用本论文提出的管片环向接头模型并结合试验结果,本论文初步研究了环向接头的受力变形机理和接头压力对接头抗弯刚度的影响。通过分析,初步可以得到如下结果:接头压力和接缝转角量对接头抗弯刚度影响较大,随接头压力增加,接头抗弯刚度增加;随接头转角量的增加,当混凝土接触面局部屈服,抗弯刚度迅速减小。到达屈服点(弯矩在140kN·m左右)时,当轴力为1000kN时,抗弯刚度为5127kN·m/rad;当轴力为1500kN时,抗弯刚度为6734kN·m/rad;当轴力为1700kN时,抗弯刚度为7381kN·m/rad。
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