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束合管幕结构结合缝力学性能数值分析
1
作者
吉茂杰
朱科峰
+5 位作者
周希圣
黄小平
焦伯昌
洪剑宇
柳献
吕培林
《城市轨道交通研究》
北大核心
2025年第5期98-104,共7页
[目的]U-BIT(束合管幕结构)工法可以解决传统管幕法钢管节之间无法协同工作、支护效率差等问题。而束合管幕结构结合缝的受力性能将决定束合管幕整体结构的受力性能,因此有必要研究束合管幕结合缝的力学性能和破坏机理。[方法]提出一种...
[目的]U-BIT(束合管幕结构)工法可以解决传统管幕法钢管节之间无法协同工作、支护效率差等问题。而束合管幕结构结合缝的受力性能将决定束合管幕整体结构的受力性能,因此有必要研究束合管幕结合缝的力学性能和破坏机理。[方法]提出一种梁-刚性板-弹簧有限元数值模型,并与试验数据进行对比验证;分析了束合管幕结构结合缝的全过程受力机理,以及结合缝混凝土与钢管节的黏结强度、预应力张拉力大小、预应力筋位置等因素,对束合管幕结构力学性能的影响。[结果及结论]结合缝脱开、预应力筋屈服、锁扣接触及锁扣拉坏是结合缝破坏的重要性能点;增大结合缝的黏结强度能够增加结合缝脱开弯矩,降低结合缝脱开安全系数,使其安全储备有所减小;提高预应力筋的预拉力能够有效提高结合缝脱开弯矩,但无法提高结合缝的屈服弯矩和极限弯矩,且结构极限状态延性系数较低;调整预应力筋位置,使其更靠近结合缝受拉侧,能够有效提高结合缝脱开弯矩。
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关键词
地下结构
束合管幕
结合缝
力学性能
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职称材料
变截面UHPC加固盾构隧道衬砌结构受力性能研究
2
作者
柳献
甘海杰
+2 位作者
洪剑宇
张帆
王金龙
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第8期1441-1450,共10页
在使用UHPC加固盾构隧道时,不同位置UHPC层厚度不同可形成变截面加固,从而提高UHPC利用率。为研究采用变截面形式UHPC加固后衬砌结构的力学性能,开展变截面UHPC加固盾构隧道衬砌整环足尺试验,试验结构中变截面UHPC层厚度在隧道顶部和腰...
在使用UHPC加固盾构隧道时,不同位置UHPC层厚度不同可形成变截面加固,从而提高UHPC利用率。为研究采用变截面形式UHPC加固后衬砌结构的力学性能,开展变截面UHPC加固盾构隧道衬砌整环足尺试验,试验结构中变截面UHPC层厚度在隧道顶部和腰部为70 mm,肩部为40 mm,节省肩部UHPC用量的同时扩大了列车与结构间隙。此外基于曲梁理论建立UHPC加固盾构隧道衬砌结构计算方法,分析变截面UHPC加固盾构隧道衬砌结构的内力分配机制。结果表明:1)变截面UHPC加固结构的破坏模式表现为UHPC开裂、粘结界面破坏,破坏过程包含弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段3个阶段,呈现良好的延性特征。2)相比等截面UHPC加固方法,变截面UHPC加固结构承载力提升25.0%,可额外多承担4.1 m上覆土荷载。3)等截面UHPC加固结构表现为明显的“超筋”破坏,管片先破坏、后加固体破坏,而变截面UHPC加固结构UHPC和界面先发生破坏,后管片破坏,对于UHPC的利用率提高。4)基于曲梁理论建立的UHPC加固结构计算方法经试验结果验证正确有效,且推导得出加固界面的破坏由剪切破坏主导。
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关键词
盾构隧道
变截面UHPC加固
二次受力
优化设计
足尺试验
加固效果
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职称材料
内张钢圈加固盾构隧道管片接头破坏机制的精细模拟研究
3
作者
洪剑宇
甘海杰
柳献
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第10期4610-4622,共13页
对于内张钢圈加固盾构隧道衬砌结构,纵缝接头的力学性能是影响整体结构承载能力和耐久性的关键因素。为深入探究内张钢圈加固盾构隧道管片接头的破坏过程和受力机制,建立内张钢圈加固盾构隧道管片接头的三维精细化非线性有限元数值计算...
对于内张钢圈加固盾构隧道衬砌结构,纵缝接头的力学性能是影响整体结构承载能力和耐久性的关键因素。为深入探究内张钢圈加固盾构隧道管片接头的破坏过程和受力机制,建立内张钢圈加固盾构隧道管片接头的三维精细化非线性有限元数值计算模型,在原型接头试验验证的基础上,分析加固结构与接头各部件的受力过程与规律,总结得到内张钢圈加固管片接头的受力机理,进而开展加固结构参数分析,得到环氧胶界面、化学锚栓及钢板参数对管片接头宏观力学指标的影响。研究结果表明:内张钢圈加固管片接头的破坏分为协调受力、内力重分布以及极限破坏3个阶段。钢板在界面损伤前为主要的受力构件,界面破坏后内力迅速下降至残余值,残余内力大小与钢板尺寸正相关。建议钢板的厚度在20~40 mm,宽度宜在施工可行条件下尽可能接近衬砌环宽。环氧胶界面在正弯矩下发生拉剪复合破坏,负弯矩下发生压剪复合破坏,薄弱位置在环向上靠近接缝,纵向上靠近钢板端部位置。建议界面抗拉强度大于1.5 MPa,抗剪强度大于2 MPa。化学锚栓在界面损伤脱开后发挥锚固作用,最终发生剪切破坏。建议承受正弯矩的接头附近20°范围内化学锚栓数量小于12,负弯矩不宜小于16。研究结果可为进一步优化内张钢圈加固盾构衬砌结构设计提供参考。
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关键词
盾构隧道
内张钢圈加固
管片接头
受力机理
数值模拟
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职称材料
题名
束合管幕结构结合缝力学性能数值分析
1
作者
吉茂杰
朱科峰
周希圣
黄小平
焦伯昌
洪剑宇
柳献
吕培林
机构
上海申通地铁集团有限公司
同济大学土木工程学院
上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司
出处
《城市轨道交通研究》
北大核心
2025年第5期98-104,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(52478409)。
文摘
[目的]U-BIT(束合管幕结构)工法可以解决传统管幕法钢管节之间无法协同工作、支护效率差等问题。而束合管幕结构结合缝的受力性能将决定束合管幕整体结构的受力性能,因此有必要研究束合管幕结合缝的力学性能和破坏机理。[方法]提出一种梁-刚性板-弹簧有限元数值模型,并与试验数据进行对比验证;分析了束合管幕结构结合缝的全过程受力机理,以及结合缝混凝土与钢管节的黏结强度、预应力张拉力大小、预应力筋位置等因素,对束合管幕结构力学性能的影响。[结果及结论]结合缝脱开、预应力筋屈服、锁扣接触及锁扣拉坏是结合缝破坏的重要性能点;增大结合缝的黏结强度能够增加结合缝脱开弯矩,降低结合缝脱开安全系数,使其安全储备有所减小;提高预应力筋的预拉力能够有效提高结合缝脱开弯矩,但无法提高结合缝的屈服弯矩和极限弯矩,且结构极限状态延性系数较低;调整预应力筋位置,使其更靠近结合缝受拉侧,能够有效提高结合缝脱开弯矩。
关键词
地下结构
束合管幕
结合缝
力学性能
Keywords
underground structure
BIT
joint
mechanical property
分类号
U455.4 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
变截面UHPC加固盾构隧道衬砌结构受力性能研究
2
作者
柳献
甘海杰
洪剑宇
张帆
王金龙
机构
同济大学地下建筑与工程系
中铁第四勘察设计院集团有限公司
出处
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025年第8期1441-1450,共10页
基金
上海市人工环境智慧低碳调控专业技术服务平台(23DZ2290100)。
文摘
在使用UHPC加固盾构隧道时,不同位置UHPC层厚度不同可形成变截面加固,从而提高UHPC利用率。为研究采用变截面形式UHPC加固后衬砌结构的力学性能,开展变截面UHPC加固盾构隧道衬砌整环足尺试验,试验结构中变截面UHPC层厚度在隧道顶部和腰部为70 mm,肩部为40 mm,节省肩部UHPC用量的同时扩大了列车与结构间隙。此外基于曲梁理论建立UHPC加固盾构隧道衬砌结构计算方法,分析变截面UHPC加固盾构隧道衬砌结构的内力分配机制。结果表明:1)变截面UHPC加固结构的破坏模式表现为UHPC开裂、粘结界面破坏,破坏过程包含弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段3个阶段,呈现良好的延性特征。2)相比等截面UHPC加固方法,变截面UHPC加固结构承载力提升25.0%,可额外多承担4.1 m上覆土荷载。3)等截面UHPC加固结构表现为明显的“超筋”破坏,管片先破坏、后加固体破坏,而变截面UHPC加固结构UHPC和界面先发生破坏,后管片破坏,对于UHPC的利用率提高。4)基于曲梁理论建立的UHPC加固结构计算方法经试验结果验证正确有效,且推导得出加固界面的破坏由剪切破坏主导。
关键词
盾构隧道
变截面UHPC加固
二次受力
优化设计
足尺试验
加固效果
Keywords
shield tunnel
variable-section ultra-high-performance concrete reinforcement
secondary loading
optimization design
full-scale test
reinforcement effect
分类号
U45 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
内张钢圈加固盾构隧道管片接头破坏机制的精细模拟研究
3
作者
洪剑宇
甘海杰
柳献
机构
同济大学土木工程学院
出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第10期4610-4622,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(52478409)。
文摘
对于内张钢圈加固盾构隧道衬砌结构,纵缝接头的力学性能是影响整体结构承载能力和耐久性的关键因素。为深入探究内张钢圈加固盾构隧道管片接头的破坏过程和受力机制,建立内张钢圈加固盾构隧道管片接头的三维精细化非线性有限元数值计算模型,在原型接头试验验证的基础上,分析加固结构与接头各部件的受力过程与规律,总结得到内张钢圈加固管片接头的受力机理,进而开展加固结构参数分析,得到环氧胶界面、化学锚栓及钢板参数对管片接头宏观力学指标的影响。研究结果表明:内张钢圈加固管片接头的破坏分为协调受力、内力重分布以及极限破坏3个阶段。钢板在界面损伤前为主要的受力构件,界面破坏后内力迅速下降至残余值,残余内力大小与钢板尺寸正相关。建议钢板的厚度在20~40 mm,宽度宜在施工可行条件下尽可能接近衬砌环宽。环氧胶界面在正弯矩下发生拉剪复合破坏,负弯矩下发生压剪复合破坏,薄弱位置在环向上靠近接缝,纵向上靠近钢板端部位置。建议界面抗拉强度大于1.5 MPa,抗剪强度大于2 MPa。化学锚栓在界面损伤脱开后发挥锚固作用,最终发生剪切破坏。建议承受正弯矩的接头附近20°范围内化学锚栓数量小于12,负弯矩不宜小于16。研究结果可为进一步优化内张钢圈加固盾构衬砌结构设计提供参考。
关键词
盾构隧道
内张钢圈加固
管片接头
受力机理
数值模拟
Keywords
shield tunnel
epoxy-bonded steel plate reinforcement
segmental joints
force mechanism
numerical simulation
分类号
TU457.3 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
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被引量
操作
1
束合管幕结构结合缝力学性能数值分析
吉茂杰
朱科峰
周希圣
黄小平
焦伯昌
洪剑宇
柳献
吕培林
《城市轨道交通研究》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
变截面UHPC加固盾构隧道衬砌结构受力性能研究
柳献
甘海杰
洪剑宇
张帆
王金龙
《隧道建设(中英文)》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
内张钢圈加固盾构隧道管片接头破坏机制的精细模拟研究
洪剑宇
甘海杰
柳献
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025
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