灌浆槽钢加固盾构隧道衬砌管片力学性能试验研究

【目的】解决盾构隧道“老龄化”带来的管片结构损伤劣化问题,提高其服役性能,延长其使用寿命。【方法】以某轨道交通区间隧道为研究对象,提出一种灌浆槽钢加固盾构隧道衬砌管片的方法,并对管片进行弯曲荷载破坏机理以及损伤管片加固性能提升足尺试验,研究加固前后管片的破坏特征、裂缝发展、混凝土及钢板应变等参数的变化规律。【结果】灌浆槽钢加固方法可有效提高受损管片的承载能力（极限荷载大约提高了33.0%）,延长损伤管片的弹性阶段和塑性扩展阶段,并限制裂缝宽度的增长;管片加固前后的破坏特征基本一致：先在内弧面加载点出现贯通裂缝,随着荷载的增加,裂缝逐渐布满加载点内侧,并向约束支承端发展;加固管片的最终破坏现象为槽钢端部翼板处螺栓显著变形,翼板被撕裂,管片裂缝宽度急剧增加。【结论】用灌浆槽钢加固盾构隧道管片是可行的,但需重点关注加固槽钢自身的强度及其与管片间连接的有效性。     

考虑流固耦合效应的水下盾构隧道受力特性

为探讨水下盾构隧道施工期流固耦合效应对管片衬砌结构受力的影响,以广-深-港(广州-深圳-香港)铁路客运专线狮子洋越江盾构隧道为依托,建立了该盾构隧道数值分析模型,计算作用在管片结构上的水压,并对隧道施工和运营期间管片结构所受外荷载、内力进行了原位测试;将计算水压力施加到梁-弹簧模型上,得到考虑施工期流固耦合效应的盾构隧道结构受力.研究结果表明:受注浆压力影响,目标环管片刚脱环3~5环时,所受水压力波动较大;脱环10环后,随注浆压力的逐渐消散和流固耦合效应的消失,管片所受水压力接近于该处的静水压力.      

盾构上跨复合岩土层既有隧道管片力学分析

目前,地铁隧道采用盾构法施工趋于常态化,但传统荷载体系在复合岩土层中盾构隧道上跨既有隧道管片的受力计算中还存在一定局限性。为解决该问题,本研究通过修正惯用法与梁-弹簧模型的优缺点,提出了关于盾构上跨复合岩土层既有隧道管片的荷载体系与计算方法,并依托长沙地铁4号线圭塘站区间隧道工程,采用有限元模型对比分析了梁-弹簧模型与本方法结果。研究结果表明:穿越盾构后,既有隧道竖向位移趋势明显,盾构隧道管片位移引起拱顶与拱底的地层被动抗力不可忽略。梁-弹簧模型夸大了盾构隧道拱底处的主动土压力,未考虑到下部岩层对盾构隧道管片切向变形抑制较弱,且其对切向弹簧的设置不合理。本方法更符合复合岩土层中盾构隧道上跨既有隧道管片的受力情况,该结论可为类似工程提供参考。     

地铁盾构结构设计方法探讨

介绍了管片结构内力的理论,并采用相关有限元软件,通过北京某地铁盾构隧道的工程实例计算,给出了相应的轴力图和弯矩图,以此比较修正惯用法和梁-弹簧法在管片结构设计时的区别.而且,根据管片内力,分析两种最不利组合,验证了梁-弹簧法的合理性,指出梁-弹簧法更加适合于地铁盾构设计.最后,提出了地铁盾构隧道的设计建议以及管片裂缝控...     

盾构隧道衬砌受力模型建立及施工控制措施

通过对管片在上浮状态下的受力情况分析,对常见的衬砌环脱出盾尾后的受力模式进行修正,提出施工状态下的衬砌环上浮阶段管片受力模型。同时,对盾构隧道衬砌内力的计算方法选用进行分类比较。最后,以实际工程为例,提出解决工程施工中管片上浮的控制措施。     

上海某越江盾构隧道的地震响应分析

以上海某越江盾构隧道为例,采用二维动力有限元模拟的方法,分析了地震荷载作用下盾构隧道的动力响应,得到了在7度地震作用下,地表土体、隧道周围土体的动剪应力比、动孔压比以及水平方向的加速度.除此之外还得到地震荷载作用下隧道结构、轨道梁的动剪应力,得出了一些具有实际意义的结论,为以后的盾构隧道的设计和施工提供参考.     

盾构隧道衬砌结构的抗震分析

利用有限元软件ANSYS,在建立有限元模型的基础上,计算管片衬砌模型和有内衬的双层衬砌模型在8度地震荷载作用下衬砌的受力情况,并通过对不同内层衬砌厚度的计算比较,给出8度地震区合理的内衬厚度。     

公路隧道钢筋混凝土套拱衬砌等效厚度研究

假设隧道二次衬砌与钢筋混凝土套拱之间只存在径向作用力,钢筋混凝土套拱与二次衬砌共同变形且均处于弹性变形阶段,同时,二次衬砌和钢筋混凝土套拱根据各自刚度按比例承受荷载作用力,推导出钢筋混凝土套拱加固后隧道二衬等效厚度的计算公式。研究结果表明,此方法可以有效地指导公路隧道的加固设计。     

盾构隧道下穿明挖矩形市政隧道工程措施及施工影响分析

沈阳市南运河管廊采用盾构法施工,管廊区间下穿南北二干线隧道,南北二干线隧道为明挖矩形结构,下部为公路隧道,上部为综合管廊,对变形控制较为严格,工程风险较大.南北二干线隧道建设过程中已对南运河管廊进行规划,并已为管廊盾构区间下穿通过预留条件,采用有限元模拟的方法,计算了管廊盾构区间施工对南北二干线隧道的影响,对既有隧道的...     

基于精细化模型的盾构隧道纵向变形研究

为探究盾构隧道下沉或上浮时管片的受力情况,利用有限元软件ABAQUS建立三维精细化非线性有限元模型,分析在管片转动、错台等影响下连接螺栓、管片的应力发展规律。结果表明：在相同管片张开角条件下,连接螺栓的应力与变形曲率半径呈负相关。当变形曲率半径为3 000 m、张开角为0.002 0°时,首次出现螺栓屈服现象;当变形曲率半径为∞m、张开角为0.040 0°时,首次发生螺栓破坏;当变形曲率半径≤1 000 m时,不论张开角多大,所有螺栓均屈服。从环面方向对连接螺栓进行分析,可以看出环面上各螺栓的应力发展有3个阶段。当张开角增大或变形曲率半径减小时,管片部分区域的拉应力开始减小,相应阶段逐渐发展为塑性抗拉阶段。在小变形曲率半径(300～2 000 m)范围内,管片的最大主压应力水平更多取决于变形曲率半径的大小,而随转动角的增大其变化较小。