盾构隧道管片接头抗弯刚度的经验公式

接缝抗弯刚度是装配式衬砌结构设计的重要参数,工程中一般是通过接头的荷载试验来确定.文章以某拟建大型水工盾构隧洞的管片接头荷载试验为基础,简要介绍了装配式管片接头荷载的试验方法、影响接头刚度的各种因素及其影响规律.通过对试验数据的分析,建立了管片接头抗弯刚度的经验公式,给出了不同偏心距的接头抗弯刚度系数的变化范围.     

快速接头盾构隧道衬砌结构设计参数研究

管片接头受力性能是影响盾构隧道衬砌结构设计参数的关键因素,而采用快速连接件的接头受力性能尚不明确。文章参考国外盾构隧道衬砌快速连接件的研究和应用情况,结合上海市天然气管线过江隧道工程,通过管片接头荷载试验,对快速接头的纵缝转角刚度、纵缝抗剪刚度、环缝抗剪刚度进行研究。结合试验结果建立了基于梁弹簧法的三环错缝分析模型,给出了该模型关键参数的具体取值范围。最后通过计算对比提出了该种快速接头盾构隧道衬砌结构的修正惯用模型设计参数——刚度折减系数、弯矩传递系数。     

盾构隧道预应力管片的两维有限元数值模拟与分析

针对预应力混凝土管片这一新型的盾构隧道衬砌结构进行了模型试验研究,介绍了利用有限元方法进行模拟计算的过程,采用不同的接头力学模型对其整环试验进行了两维模拟,在与试验结果分析比较的基础上,得出合适的模型参数,为预应力管片用于设计和施工奠定了基础。     

上海长江隧道管片纵缝力学性能的试验研究

根据上海长江隧道直径15m管片的1：1直接头试验，经分析得出了该管片纵缝接头在分别承受正、负弯矩时转角随弯矩变化的规律，提出了反映管片纵缝接头力学性能的转角刚度拟合公式，可供类似工程参考使用。     

盾构隧道管片接头荷载试验研究

某一大型隧道拟采用盾构法施工,初次衬砌设计为预制钢筋混凝土管片,由于管片接缝的刚度与强度的取值还无现成理论可依,设计中需通过接头荷载试验来确定.文章重点对预制管片接头荷载试验方法和典型试验结果进行了介绍和初步分析.试验研究内容包括接头的受力、变形及破坏过程;接头强度的定量评价;接头端肋、侧肋、连接螺栓等各部分的强度匹配情况的研究等.     

盾构隧道管片横向接头刚度对内力影响的研究

在应用有限元法对盾构隧道管片内力进行研究的过程中,用接头单元来模拟管片之间的连接,并从理论上推导出管片横向接头刚度的近似表达式,进而计算分析在土体及管片自重作用下,接头刚度对管片内力的影响.文章推导了接头刚度的计算公式,并结合工程实例,给出了计算结果,可为管片的设计提供参考.     

卸载工况下盾构隧道结构承载性能数值模拟分析

周边卸载导致的隧道横向大变形对地铁的正常运营与安全使用产生严重影响,对于隧道结构从周边卸载开始直至破坏的全过程,需要发展一种高效并能保证精度的数值模拟方法。文章首先进行不同接头刚度下衬砌环的内力及变形数值分析,表明管片接头刚度值对衬砌环轴力分布及大小影响很小,可以先使用相对简单的等刚度圆环法计算得到管片接缝处的轴力值,再将此预分析轴力值作为确定接头抗弯弹簧弯曲刚度曲线的轴力值,用三维直梁实体单元进行精细分析得到不同轴力下的管片接头抗弯刚度模型。最后将接头抗弯刚度模型参数赋给二维梁-弹簧模型中的弹簧参数,运用二维梁-弹簧法计算得到衬砌结构各级荷载下的内力和变形。该方法得到的数值模拟结果与试验结果一致,全过程数值分析表明:在侧向压力卸载过程中,接头截面处弯矩不断增大、轴力不断减小,各接头处抗弯刚度快速下降,最终结构达到破坏状态。     

上海长江隧道管片环缝抗剪性能的试验与分析

结合上海长江隧道衬砌(φ15 m)1:1管片剪切试验,对试验数据进行分析,得出错动量随荷载变化的规律,进而得到环缝的剪切刚度计算公式及接触面的摩擦系数值.本文提出的管片环缝剪切刚度计算公式,可供今后类似工程参考使用.     

装配式管片接头受力平面有限元分析

在盾构法隧道设计中,评价接头刚度对管片内力的影响是隧道设计的一个十分重要的内容.由于管片接头或整环管片试验资料过少,很难得到普遍性的接头刚度规律.目前工程中大多根据经验将接头刚度确定为某一常数.针对上述问题,文章通过对广州地铁三号线无传力衬垫的盾构隧道管片接头进行了接触问题的非连续弹塑性有限元分析,得出了接缝转角与弯矩的关系曲线.这种关系曲线接近双直线形状,因此可以简化为双直线关系来确定接头刚度.计算的结果反映出管片接头转角与管片内力之间的非线性关系的规律,为管片设计中的关键参数选择提供了依据,具有较大的实用和参考价值.     

盾构法隧道错缝拼装衬砌的受力分析

对错缝拼装衬砌的内力计算分析的关键是如何考虑隧道纵向剪切作用以及由此而产生的环间弯矩传递。目前在错缝衬砌的设计中，用得最多的是η-ξ法，而η和ξ值的确定主要凭工程实践经验，具有较大的随意性和不确定性。为此，通过错缝拼装衬砌的三维受力性态分析，研究在错缝拼装条件下环缝接头对管片接头的约束作用以及由此而产生的环间弯矩传递。     

武汉长江隧道盾构段结构型式研究

武汉长江隧道是我国在高水压、强透水地层中修建的第一条大直径盾构隧道,且左侧河床历年冲淤变化幅度较大,如何选择合理的隧道结构型式是工程设计必须考虑的关键问题.为此,在国内外现有单层管片衬砌和全环双层衬砌的基础上,研究提出了一种新型的“管片衬砌+非封闭内衬”的双层衬砌结构该结构在不增加隧道开挖直径的前提下,允分利用圆形隧道底部和两侧的富余空间现浇钢筋混凝土,并与车道板结构共同组成非封闭二次衬砌结构,可以大幅度地减少河床冲淤变化时的结构横向变形,并确保隧道底部与两侧这些重点部位的防水性能及结构长期稳定性,是一种值得推荐的创新结构方案.     

隧道进出口过渡段长度与位置分布探析

文章针对（特）长隧道的隧道内部与隧道外部的光线一般反差较大,驾驶员在隧道进出口处容易产生＂黑洞＂和＂白洞＂效应问题,结合公路隧道设计规范、公路隧道通风照明设计规范,通过分析隧道进出口处的特殊路段,确定隧道进出口过渡段的长度及隧道进出口过渡段的分布,并提出了相关的建议。     

对轨道交通区间隧道下穿机场跑道相关问题的探讨

在上海虹桥综合交通枢纽工程建设中,针对国内首次轨道交通区间隧道下穿运营中的机场跑道的问题,全面介绍了机场跑道变形控制标准、隧道的埋深要求、结构设计、接缝防水构造等方面进行的研究过程,初步确定了机场跑道的变形控制标准,跑道范围内隧道的最小覆土深度,并提出了衬砌结构的计算和接缝防水构造的设计构思。     

具有无序排列管片环结构的地铁盾构隧道数字模型智能重建北大核心CSCD

运营地铁隧道的管理、健康监测及维护正逐渐趋向于数字化、智能化;但常因地铁盾构隧道管理和检测单位缺少隧道数字模型,限制了地铁隧道智能维护和管理系统的应用和发展。文章针对地铁盾构隧道中无序排列的管片环结构,提出了一种基于深度学习和机器视觉的地铁盾构隧道数字模型智能重建方法,利用检测车获取的隧道衬砌内表面高清图片,对管片特征物(螺栓孔)进行智能识别与自动分类,再根据螺栓孔群的分布特点自动推断隧道管片环的排版规律,从而结合隧道实际线路实现隧道数字模型快速重建。某地铁隧道的实例应用结果表明,该方法适用于管片无规律性错缝拼装的情况,能以100%的准确率实现地铁盾构隧道数字模型的智能重建。     

Experimental and Numerical Study on the Behaviors of Deep-Buried Water-Storage and Drainage Shield Tunnels北大核心CSCD

Deep-buried water-storage and drainage shield tunnels, which are different from road and subway shield tunnels in terms of computation theory, construction technology and operation maintenance, would bear high inner water pressure and large earth pressure. In view of the change of the bearing mode for the lining structure of water-storage and drainage shield tunnels, a full-ring test and numerical analysis are carried out to study the influence of inner water pressure, staggered joint assembly and bolt installation types on the behaviors of water-storage and drainage shield tunnels. The results show that the deformation of the straight-jointed water-storage and drainage shield tunnel varies greatly from the state of empty water to that of full water; and the vertical and horizontal convergence deformations of the tunnel with inner water pressure of 0.6 MPa are 2.2 times and 3.2 times of that without inner water pressure, respectively. The convergence deformation, and the maximum joint opening and bolt tension of stagger-jointed lining structure decrease by 15%-25% and 25%- 40%, respectively, compared with that of the straight-jointed water-storage and drainage shield tunnel. The bolts at the segmental joints will yield because of the increase of inner water pressure and the first occurrence of bolt yield phenomenon is located near the position on the lining structure which is under the action of maximum negative bending moment; because the failure of shield tunnel is always caused by the yield of joint bolts, this position is the weak point for the deep-buried water-storage and drainage shield tunnel. For the water-storage and drainage shield tunnel based on the connection with double rows of bolts, the bolts near the outer arc surface of segmental joints in the area of 90 degree in the vault and arch bottom can be removed; the bolts near the inner arc surface of the segmental joints within the 90 degree of the haunch must be installed, otherwise, the tensile force of the bolts at the segmental joint near the maximum negative bending moment will increase by 5%-14%. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

基于CSL隧道支护结构的喷膜防水层黏结性能试验研究北大核心CSCD

文章针对隧道渗漏水严重的问题,采用一种新型隧道喷膜防水技术,建立与前、后混凝土均具有黏结性能的隧道支护结构形式(CSL),从而克服混凝土加防水板的传统支护结构在防水性能上的弊端。喷膜防水层与前、后混凝土间的黏结性能是CSL设计的一个重要参数,直接决定CSL的防水和支护性能。鉴于此,文章开展了CSL隧道支护结构喷膜防水层黏结性能试验,研究喷射混凝土基面干湿状态、膜层厚度对CSL黏结性能的影响。研究表明:层间黏结强度与膜层厚度的平方根成反比;在保证喷射混凝土基面无流动水的情况下,喷射混凝土基面含水有助于提高防水膜与喷射混凝土的黏结强度,充分发挥其黏结性能;随着含水率的增加,CSL结构黏结强度呈现逐渐增大的趋势。     

Study on Mechanical Properties of Tunnel Lining Structure with Spray-applied Waterproofing Membrane北大核心CSCD

In order to study the influence of spray-applied waterproofing membrane layer on the mechanical properties of tunnel lining structure, a numerical calculation model of composite lining, spray-applied waterproofing lining and single-shell lining is established according to the mechanical parameters and interface parameters of waterproofing membrane measured by tests, and comparative analysis is made on the mechanical properties of the three types of lining structures. The research results show that: (1) compared with the composite lining, the stress of the secondary lining in the spray-applied waterproofing lining structure is significantly reduced, and the stress of the initial support has little change, but the displacement of both the initial support and the secondary lining increases; (2) in the spray-applied waterproofing lining structure, the whole section of the secondary lining is in the state of small eccentric compression, and the safety factor is greatly improved; (3) spray-applied waterproofing membrane layer can improve the cooperative force-bearing capacity of initial support and secondary lining, and improve the stress state of secondary lining, which is beneficial to improve the safety of secondary lining; and (4) with the increase of the cooperative force-bearing capacity of spray-applied waterproofing lining structure, the internal force of spray-applied waterproofing lining structure will be infinitely close to that of single-shell lining structure. © 2022, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

回波检测法振激测点距离的回波信号影响分析探究

本研究以有缺陷预埋的隧道曲面砌衬管片作为目标结构试件,以室内实验分析的方式,对隧道砌衬激振回波检测中的振激部位和测点距离,给激振回波信号带来的影响课题开展专题分析探究,以为同类激振回波检测法工程应用提供研究和技术参考,助力实现有效适用的隧道砌衬激振回波检测。     

地表建筑对下穿隧道的安全性影响分析研究

采用ANSYS有限元软件对新宝塔山隧道的浅埋段地表建筑施工对下穿隧道的影响进行模拟分析,得到不同间距及不同埋深情况下地表建筑对下穿隧道的应力及衬砌安全性的分析结果。分析得出:住宅楼桩基外缘距离既有隧道边墙为4 m时,铁路隧道受到影响较大;当间距调整为8 m时,楼房施工后引起隧道衬砌结构位移较小,隧道结构安全度均满足规范要求。由此,建议按照间距为8 m的方案实施,覆土回填3 m时,计算结果显示隧道仍然是安全的,其覆土回填厚度可以按照规划设计的地面高程1 009 m考虑(最大覆土回填3m、埋深10.7 m)。