盾构隧道3D打印模型刚度有效率的试验验证

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作者 陈立 李博 +2 位作者 卢生安 张海涛 吕延豪 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第4期243-248,253,共7页

[目的]为探究3D打印技术制作隧道模型的可行性,有必要测定盾构隧道纵横向刚度有效率的取值。[方法]通过对光敏树脂、环氧树脂和尼龙三种材料的拉伸和压缩试验,最终选择了光敏树脂作为盾构隧道管片的模型材料。通过相似第二定律计算,确... [目的]为探究3D打印技术制作隧道模型的可行性,有必要测定盾构隧道纵横向刚度有效率的取值。[方法]通过对光敏树脂、环氧树脂和尼龙三种材料的拉伸和压缩试验,最终选择了光敏树脂作为盾构隧道管片的模型材料。通过相似第二定律计算,确定试验几何相似比为1∶30。试验基于温州轨道交通1号线盾构隧道工程,利用3D打印技术精细化设计隧道模型,衬砌管片采用弯曲螺栓连接,还原其细部结构。通过对3D打印隧道模型进行纵横向八级加载,测定了不同拼装工艺的纵横向刚度有效率。同时采用椭圆度■来具体描述不同外部荷载作用下隧道的横向变形程度。最后对比其他学者的模型试验,论证了该方法的可行性以及精确性。[结果及结论]3D打印制作的盾构隧道,通缝拼装时纵向刚度有效率为0.13~0.20,横向刚度有效率为0.67;错缝拼装时,纵向刚度有效率为0.15~0.30,横向刚度有效率为0.79;错缝拼装隧道刚度略大于通缝拼装隧道刚度。均质隧道、错缝拼装隧道及通缝拼装隧道的椭圆度依次为1.62‰、1.87‰及2.55‰,通缝隧道模型在外部加载作用下的压扁程度最大。 展开更多

关键词 盾构隧道 刚度有效率 3D打印模型试验 通缝及错缝拼装

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修正惯用法中弯曲刚度有效率的影响因素分析及计算方法 被引量：31

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作者 彭益成 丁文其 +2 位作者 闫治国 黄星程 肖冰峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期495-500,共6页

修正惯用法作为一种实用的设计计算方法被广泛应用于盾构隧道结构设计领域。其关键参数——弯曲刚度有效率的取值对于计算结果具有至关重要的影响。本文基于荷载结构法,采用有限元方法建立带接头和不带接头的衬砌管片圆环模型。根据弯... 修正惯用法作为一种实用的设计计算方法被广泛应用于盾构隧道结构设计领域。其关键参数——弯曲刚度有效率的取值对于计算结果具有至关重要的影响。本文基于荷载结构法,采用有限元方法建立带接头和不带接头的衬砌管片圆环模型。根据弯曲刚度有效率的定义,分析了接头数量、接头角度、接头抗弯刚度和地基抗力系数对于弯曲刚度有效率的影响。研究表明当接头数量较少,接头刚度较大和地基抗力较大时,弯曲刚度有效率较大。同时,不同的接头角度对于弯曲刚度有效率也存在明显影响。根据数值模拟结果,给出了盾构隧道结构的弯曲刚度有效率计算方法。该方法综合考虑接头数量、接头角度、接头抗弯刚度和地基抗力系数对弯曲刚度有效率的影响。一系列计算对比验证了该计算公式具有较广的适用性和较高的准确性。 展开更多

关键词 盾构隧道 修正惯用法 弯曲刚度有效率 影响因素 计算方法

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通缝拼装盾构隧道横向刚度有效率计算方法及其影响因素 被引量：19

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作者 黄大维 周顺华 +2 位作者 冯青松 狄宏规 舒瑶 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期47-54,共8页

基于盾构隧道横向刚度有效率的定义,推导根据管片纵缝接头刚度解析通缝拼装盾构隧道横向刚度有效率的计算公式,并以实例验证该计算公式的可行性。通过反演分析结果,阐明隧道所处地层的土体力学性能和隧道埋深对盾构隧道横向刚度有效率... 基于盾构隧道横向刚度有效率的定义,推导根据管片纵缝接头刚度解析通缝拼装盾构隧道横向刚度有效率的计算公式,并以实例验证该计算公式的可行性。通过反演分析结果,阐明隧道所处地层的土体力学性能和隧道埋深对盾构隧道横向刚度有效率的影响机制。利用该计算公式分析多个单因素对横向刚度有效率的影响。结果表明:管片环的直径越大,盾构隧道的横向刚度有效率越大;管片截面的抗弯刚度越大、管片纵缝接头刚度越小、管片环分块数量越多,盾构隧道横向刚度有效率越小;盾构隧道横向刚度有效率不仅表征了管片纵缝接头对隧道横向刚度削弱的程度,也反映了管片纵缝接头转动变形而导致的管片环横向变形所占管片环横向总变形的比例,此比例越大,盾构隧道横向刚度有效率越小;反之亦然。 展开更多

关键词 盾构隧道 横向刚度有效率 梁—弹簧模型 管片接头 接头刚度 均质圆环模型

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大断面盾构隧道结构横向刚度有效率的原型试验研究 被引量：47

4

作者 封坤 何川 夏松林 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1750-1758,共9页

通过对盾构隧道横向刚度有效率的影响因素进行分析,提出了针对大断面水下盾构隧道横向刚度有效率的原型试验求解方法,进而对南京长江隧道及广州珠江狮子洋隧道管片衬砌结构开展原型试验,得出两座隧道管片结构η和ξ随荷载条件变化的规... 通过对盾构隧道横向刚度有效率的影响因素进行分析,提出了针对大断面水下盾构隧道横向刚度有效率的原型试验求解方法,进而对南京长江隧道及广州珠江狮子洋隧道管片衬砌结构开展原型试验,得出两座隧道管片结构η和ξ随荷载条件变化的规律。结果表明,在同等荷载条件下,断面越大,η越小,对应ξ越大,错缝结构的η大于通缝结构。正弯区与负弯区的ξ不同,对于不同的管片结构型式,ξ与η的对应关系不同。同时,针对两座隧道不同结构形式给出了η,ξ的关系曲线,并提出了10 m级和15 m级水下盾构隧道通缝与错缝条件下η与ξ的建议值。 展开更多

关键词 水下盾构隧道 管片衬砌结构 横向刚度有效率 弯矩增大系数 原型试验

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错缝拼装及土层刚度对盾构隧道横向刚度有效率的影响研究 被引量：4

5

作者 王谭 莫海鸿 +1 位作者 陈俊生 杨春山 《铁道标准设计》 北大核心 2015年第9期136-140,共5页

针对盾构隧道横向刚度有效率取值及其影响因素,借助有限元软件建立三维壳-弹簧模型,计算综合考虑错缝拼装与地层抗力作用下的横向刚度有效率,探讨不同错缝拼装角度和地层抗力系数对隧道横向刚度有效率的影响。结果表明:典型珠三角地区... 针对盾构隧道横向刚度有效率取值及其影响因素,借助有限元软件建立三维壳-弹簧模型,计算综合考虑错缝拼装与地层抗力作用下的横向刚度有效率,探讨不同错缝拼装角度和地层抗力系数对隧道横向刚度有效率的影响。结果表明:典型珠三角地区错缝拼装时的横向刚度有效率为0.75,较通缝拼装0.65增加了15%。横向刚度有效率随着错缝角度的增大而增大,当错缝角度超过45°时,刚度有效率的变化趋于稳定。横向刚度有效率随着地基反力系数的增大,呈现线性增长趋势。 展开更多

关键词 盾构隧道 刚度有效率 修正惯用法 数值模拟 壳-弹簧模型

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大断面类矩形盾构衬砌结构横向刚度有效率 被引量：3

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作者 张子新 朱叶艇 +1 位作者 朱雁飞 黄昕 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期729-736,共8页

基于大断面类矩形盾构隧道衬砌结构原型加载试验,通过在原型试验管片领域引入三维激光扫描设备获取管片内弧面三维形变数据,对类矩形盾构管片形变、横向和水平向横向刚度有效率进行研究.给出了自重状态和设计状态下类矩形盾构管片横向... 基于大断面类矩形盾构隧道衬砌结构原型加载试验,通过在原型试验管片领域引入三维激光扫描设备获取管片内弧面三维形变数据,对类矩形盾构管片形变、横向和水平向横向刚度有效率进行研究.给出了自重状态和设计状态下类矩形盾构管片横向刚度有效率值,分析了类矩形盾构管片形变和横向刚度有效率随覆土埋深和侧压力系数增加的变化规律,揭示了极限破坏工况条件下管片结构形变和横向刚度有效率的两阶段线性特征.通过壳-弹簧模型详细对比了类矩形和圆形管片形变和横向刚度有效率的异同点,证明了结构自重在反映类矩形盾构管片整体结构刚度上的重要影响. 展开更多

关键词 类矩形盾构 原型试验 三维激光扫描 横向刚度有效率

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类矩形盾构隧道横向刚度有效率分析 被引量：1

7

作者 丁祖德 付江 +2 位作者 王志良 郭永发 李向红 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3181-3188,共8页

基于变形等效,建立类矩形盾构管片结构梁-接头模型,研究通缝、错缝拼装下类矩形盾构隧道横向刚度有效率。分析地基抗力系数、接头刚度比及接头数量对刚度有效率的影响,并建立了类矩形盾构隧道刚度有效率计算公式。研究结果表明:通缝、... 基于变形等效,建立类矩形盾构管片结构梁-接头模型,研究通缝、错缝拼装下类矩形盾构隧道横向刚度有效率。分析地基抗力系数、接头刚度比及接头数量对刚度有效率的影响,并建立了类矩形盾构隧道刚度有效率计算公式。研究结果表明:通缝、错缝拼装下管片结构横向刚度有效率平均值分别为0.47和0.54,错缝比通缝提高约15%。刚度有效率随地基抗力系数的增加呈非线性增长,随接头刚度比的增大呈线性增长,随接头数量的增加呈线性减小。类矩形盾构管片横向刚度有效率在0.3～0.8之间变化。建立的刚度有效率计算公式拟合精度高,可为类矩形盾构隧道结构计算提供依据。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 梁-接头模型 横向刚度有效率 影响因素

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盾构近距离下穿工况下既有隧道钢环预加固弯曲刚度研究

8

作者 魏义山 钟小春 +3 位作者 刘浩源 王建军 张文斌 刘双全 《土木工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期120-126,共7页

既有隧道受下方盾构施工影响较大,易出现不均匀沉降,导致隧道开裂、渗水等问题。现有的研究大多针对过大椭圆率引发隧道损伤而进行加固,从而控制变形进一步发展,针对盾构下穿施工前预加固措施的加固效果研究较少。基于南京地铁6号线工程... 既有隧道受下方盾构施工影响较大,易出现不均匀沉降,导致隧道开裂、渗水等问题。现有的研究大多针对过大椭圆率引发隧道损伤而进行加固,从而控制变形进一步发展,针对盾构下穿施工前预加固措施的加固效果研究较少。基于南京地铁6号线工程,采用数值模拟与施工监测相结合的方法探讨工字钢钢环预加固工况下管片环横向弯曲刚度提升规律及水平收敛变形控制效果。研究结果表明:(1)管片环内侧钢环的高度、钢环与管片接触面贴合程度对管片环弯曲刚度有效率和水平收敛变形的影响较大;(2)当采用高180mm工字钢对既有隧道进行预加固,且保证工字钢与管片贴合紧密时,管片环弯曲刚度有效率相对于未加固工况提高约73.3%,隧道水平收敛变形相对于未加固工况减小约26.5%;(3)南京地铁6号线采用高180mm工字钢对既有隧道进行预加固处理,其拱底沉降最大值为11.7mm,管片环水平收敛变形最大值仅为1.4mm,钢环加固后管片保持了较好的真圆度且未出现裂缝。 展开更多

关键词 盾构隧道 下穿施工 钢环预加固 弯曲刚度有效率 收敛变形

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考虑横向性能的盾构隧道纵向等效刚度分析 被引量：69

9

作者 叶飞 何川 +1 位作者 朱合华 孙海东 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1870-1876,共7页

盾构隧道作为一个三维问题,其横向性能与纵向性能是密切联系的,将其横向和纵向割裂为两个平面问题,虽然可使问题简单化,但无法考虑纵横向性能的匹配关系。在横向修正惯用法的基础上,将横向弯曲刚度有效率引入到纵向等效连续化模型的推导... 盾构隧道作为一个三维问题,其横向性能与纵向性能是密切联系的,将其横向和纵向割裂为两个平面问题,虽然可使问题简单化,但无法考虑纵横向性能的匹配关系。在横向修正惯用法的基础上,将横向弯曲刚度有效率引入到纵向等效连续化模型的推导中,对考虑横向刚度影响的盾构隧道纵向等效抗弯刚度进行理论推导,得到了考虑横向刚度有效率的纵向等效抗弯刚度计算式,从而初步将纵向刚度的分析与横向刚度的变化统一起来,进而也说明了盾构隧道纵、横向抗弯刚度的相关性和匹配性。实例分析表明:盾构隧道横向抗弯刚度的大小与纵向等效抗弯刚度关系密切,表现为同方向、近线性关系变化,即纵向抗弯刚度随横向抗弯刚度的增大而增大。 展开更多

关键词 盾构隧道 横向性能 修正惯用法 横向刚度有效率 纵向等效连续化模型

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盾构隧道纵向等效弯曲刚度的简化计算模型及影响因素分析 被引量：40

10

作者 钟小春 张金荣 +1 位作者 秦建设 朱伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期132-136,共5页

盾构法隧道在国内的应用越来越广泛,早期建造的盾构隧道在工后沉降较大时出现较大的纵向变形问题,考虑隧道结构特征的设计模型及其刚度计算逐渐得到重视。在考虑管片螺栓等结构特征基础上,建立可考虑环缝张开的三维纵向结构计算模型。... 盾构法隧道在国内的应用越来越广泛,早期建造的盾构隧道在工后沉降较大时出现较大的纵向变形问题,考虑隧道结构特征的设计模型及其刚度计算逐渐得到重视。在考虑管片螺栓等结构特征基础上,建立可考虑环缝张开的三维纵向结构计算模型。研究结果表明,与管片环接缝相关的影响因素,如螺栓的数量、螺栓的预紧力以及管片环宽度对纵向弯曲刚度有效率影响较大,随着纵向螺栓数量和管片环宽度的增加而线性增加,随着螺栓预紧力的增加而非线性快速增加,而管片环的横向弯曲刚度有效率影响较小。研究成果为盾构隧道纵向设计提供了关键参数。 展开更多

关键词 盾构隧道 纵向弯曲刚度有效率 管片环宽度 螺栓预紧力

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考虑横向与纵向刚度相似的模型盾构隧道设计方法 被引量：6

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作者 黄大维 徐长节 +3 位作者 罗文俊 姜浩 胡光静 詹涛 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2299-2307,共9页

由于盾构隧道的横向刚度有效率与纵向刚度有效率不一致,在模型试验中难以设计出横向刚度与纵向刚度均可满足相似要求的模型盾构隧道。根据模型试验相似设计理论,提出了一种横向刚度与纵向刚度均可满足相似要求的模型盾构隧道设计方法,... 由于盾构隧道的横向刚度有效率与纵向刚度有效率不一致,在模型试验中难以设计出横向刚度与纵向刚度均可满足相似要求的模型盾构隧道。根据模型试验相似设计理论,提出了一种横向刚度与纵向刚度均可满足相似要求的模型盾构隧道设计方法,即模型盾构隧道管片环采用修正匀质圆环模型,以横向刚度满足相似要求进行设计,提出了模型盾构隧道管片环设计计算方法,并采用对压法对模型盾构隧道管片环的横向刚度进行了测定;管片环之间采用垫有弹簧的螺栓连接,提出了相应的模型盾构隧道纵向刚度计算方法,并通过简支梁法对模型盾构隧道的纵向刚度进行了测定,对模型盾构隧道纵向刚度计算方法进行了验证。最后根据模型盾构隧道与原型盾构隧道纵向抗弯刚度相似关系,得到了垫在模型盾构隧道环缝连接螺栓上的弹簧刚度计算方法。 展开更多

关键词 盾构隧道 横向刚度 纵向刚度 模型试验 刚度有效率

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类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度解析解 被引量：17

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作者 梁荣柱 王凯超 +4 位作者 黄亮 孙廉威 李忠超 张莉 吴小建 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期212-223,共12页

结合类矩形盾构隧道截面特点,分别对中性轴位于截面上部边缘(环缝完全闭合)、截面上拱部、截面腰部和截面下拱部4种情况进行分析,并进一步考虑螺栓预紧力和环缝影响范围,推导得到类矩形盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解,并对影响纵向... 结合类矩形盾构隧道截面特点,分别对中性轴位于截面上部边缘(环缝完全闭合)、截面上拱部、截面腰部和截面下拱部4种情况进行分析,并进一步考虑螺栓预紧力和环缝影响范围,推导得到类矩形盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解,并对影响纵向等效刚度的相关因素进行探究。研究表明:当施加弯矩小于环缝启动弯矩时,环缝全部闭合,等效纵向抗弯刚度有效率为1,中性轴位于截面上部外缘;随着弯矩进一步增加,环缝逐渐张开,同时中性轴位置逐步下移,等效纵向抗弯刚度减小;纵向等效抗弯刚度有效率随环缝作用区系数增大呈现先迅速下降而后缓慢减小的趋势;螺栓预紧力越大,纵向等效刚度越大,中性轴位置随之上移;随宽高比增大,等效纵向抗弯刚度有效率逐渐下降,中性轴位置随之下移,并在中性轴位置角与小圆弧圆心角相等时出现转折点。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 等效抗弯刚度 等效抗弯刚度有效率 螺栓预紧力 中性轴

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类矩形盾构隧道纵向抗弯刚度分析 被引量：16

13

作者 黄亮 梁荣柱 +3 位作者 吴小建 孙廉威 张莉 吴文兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2094-2102,共9页

类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度是分析其纵向受力变形的重要参数。基于等效连续化模型的基本原理,建立类矩形盾构隧道纵向等效连续化模型,推导得到类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度解析解。通过参数分析,研究螺栓、管片宽度、厚度和截面形... 类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度是分析其纵向受力变形的重要参数。基于等效连续化模型的基本原理,建立类矩形盾构隧道纵向等效连续化模型,推导得到类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度解析解。通过参数分析,研究螺栓、管片宽度、厚度和截面形状等参数对类矩形盾构隧道纵向抗弯刚度有效率的影响。研究表明,由于类矩形盾构隧道截面的特殊性,在建立等效抗弯刚度模型时,需分别对中性轴在隧道腰部和拱底两种不同的情况进行讨论;增加螺栓数量和加大管片宽度可提高类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度有效率,中性轴位置随着上移,环缝受拉张开区域减小;增加管片厚度可增加隧道绝对等效抗弯刚度,但是等效抗弯刚度有效率下降,中性轴位置下移;中性轴位置随着宽高比增大而快速下移,当中性轴位置角度与小圆弧圆心角相等时,中心轴下移曲线发生转折;当宽高比为1时,所得解析解退化为圆形盾构隧道等效抗弯刚度解。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 等效抗弯刚度 等效抗弯刚度有效率 解析解

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中小直径盾构隧道管片衬砌结构纵向抗弯刚度特性研究 被引量：5

14

作者 何绪虎 王士民 +2 位作者 陈兵 林志宇 彭小雨 《铁道标准设计》 北大核心 2023年第9期134-141,共8页

对于城市轨道交通以及市政管道而言,中小直径盾构隧道具有天然的优势,近年来取得了快速发展。然而,随着地质条件及周围环境日趋复杂,其纵向差异沉降对其结构安全产生了显著影响。为研究中小直径盾构隧道的纵向抗弯刚度特性,采用相似模... 对于城市轨道交通以及市政管道而言,中小直径盾构隧道具有天然的优势,近年来取得了快速发展。然而,随着地质条件及周围环境日趋复杂,其纵向差异沉降对其结构安全产生了显著影响。为研究中小直径盾构隧道的纵向抗弯刚度特性,采用相似模型试验,考虑环向与纵向接头的影响,开展盾构隧道结构纵向抗弯性能试验。对隧道竖向变形、抗弯刚度有效率进行分析,提出适用于确定中小直径盾构隧道纵向抗弯刚度有效率的经验修正公式,并给出关键参数的取值范围。研究结果表明:(1)盾构隧道管片衬砌结构在受荷后刚度会发生变化,刚度的变化实质为受荷后管片衬砌结构的变形引起;(2)直径为4.2m和6.0m的盾构隧道结构纵向抗弯刚度有效率合理取值范围分别为0.194~0.352和0.162~0.311;(3)引入纵向抗弯刚度修正系数对徐氏模型理论公式进行修正,经试验结果确定直径为4.2 m和6.0 m的修正系数范围分别为0.7~1.4和0.8~1.6。 展开更多

关键词 盾构隧道 衬砌结构 模型试验 纵向抗弯刚度特性 抗弯刚度有效率

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盾构隧道等效弯曲刚度的简化计算 被引量：2

15

作者 黄艳香 张孟喜 李磊 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期106-116,共11页

在传统刚度有效率研究的基础上,采用弹性力学的变刚度梁计算方法进行了隧道位移和变形的计算,由此得到了简化的纵向刚度有效率计算表达式.实例分析表明:随着螺栓个数的增加和半径的增大,隧道纵向刚度有效率和纵向等效刚度均增大;但是随... 在传统刚度有效率研究的基础上,采用弹性力学的变刚度梁计算方法进行了隧道位移和变形的计算,由此得到了简化的纵向刚度有效率计算表达式.实例分析表明:随着螺栓个数的增加和半径的增大,隧道纵向刚度有效率和纵向等效刚度均增大;但是随着螺栓个数的增加,纵向刚度有效率表现为同方向、近线性关系;同时随着螺栓半径的增大,纵向刚度有效率表现为同方向、近抛物线关系;而随着管片厚度和管片混凝土模量的增大,纵向刚度有效率降低.在此基础上考虑由管片刚度改变引起的应力集中,研究了埋深对刚度有效率的影响,结果表明,随着埋深的增加刚度有效率呈线性降低,即隧道纵向等效抗弯刚度减小.研究结果对盾构隧道设计具有一定的指导意义. 展开更多

关键词 刚度有效率 变刚度 应力集中 等效弯曲刚度

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大断面矩形盾构隧道等效抗弯刚度研究 被引量：10

16

作者 郑庆坂 潘伍 +1 位作者 覃永杰 张凡 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第23期9590-9596,共7页

矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度是衡量隧道受力变形的重要参数,对于指导施工及隧道纵向结构设计具有重大意义。将横向刚度与纵向等效抗弯刚度联立起来,由力学平衡条件确定中性轴位置,根据弯矩平衡条件及等效连续梁转角公式推导得到大断... 矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度是衡量隧道受力变形的重要参数,对于指导施工及隧道纵向结构设计具有重大意义。将横向刚度与纵向等效抗弯刚度联立起来,由力学平衡条件确定中性轴位置,根据弯矩平衡条件及等效连续梁转角公式推导得到大断面矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度解析解,并探讨了管片宽厚比、长短边螺栓分布、管片厚度等对纵向等效抗弯刚度的影响。研究结果表明:截面长宽比由1增长100%时,隧道纵向等效抗弯刚度有效率η由2.787 5降低为原来的15.3%,最终值为0.426 2;中性轴距离c减小了49.6%,最终值为2.273 0 m;截面厚度t由0.25增长到0.55时,中性轴距离c由2.188 5 m降低0.62%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.099 m增加7.8%;长短边厚度比由1增长到2时,中性轴位置c由2.174 9 m增长0.34%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.106 7降低了21.27%;截面螺栓个数从30增加到80时,c由2.150 4增长1.43%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.121 6降低了12.25%。考虑螺栓分别沿隧道截面长短边均匀分布时,纵向等效抗弯刚度及抗弯刚度有效率大约为理想情况下螺栓均匀化分布时的2/3。在截面螺栓总数不变的前提下,适当降低截面短边螺栓所占比例可有效提升截面抗弯性能。 展开更多

关键词 矩形盾构隧道 纵向等效连续化模型 中性轴位置 纵向等效抗弯刚度有效率

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双圆盾构隧道结构纵向等效抗弯刚度解析解

17

作者 章源 梁荣柱 +4 位作者 李忠超 王舒敏 吴文兵 范默涵 蒋熙 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第12期2077-2088,共12页

在邻近施工的作用下,双圆盾构隧道会发生纵向不均匀位移;而双圆盾构隧道的纵向等效抗弯刚度是表征其纵向抗弯性能的重要力学参数,也是预测外部荷载作用下双圆盾构隧道纵向变形的关键参数。为保障双圆盾构隧道结构安全,对双圆盾构隧道的... 在邻近施工的作用下,双圆盾构隧道会发生纵向不均匀位移;而双圆盾构隧道的纵向等效抗弯刚度是表征其纵向抗弯性能的重要力学参数,也是预测外部荷载作用下双圆盾构隧道纵向变形的关键参数。为保障双圆盾构隧道结构安全,对双圆盾构隧道的纵向受力变形进行预测。基于纵向等效连续化模型,考虑螺栓预紧力的作用和环缝影响范围的影响,推导得到双圆盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解。结合双圆盾构隧道截面的特点,分别考虑中性轴位于上部边缘、上部双拱、腰部和下部双拱的4种情况,并给出界限弯矩表达式。以国内首条双圆盾构隧道为例,分析弯矩、螺栓预紧力和环缝影响范围对双圆盾构隧道纵向抗弯性能的影响。研究表明:1)当存在螺栓预紧力时,纵向等效抗弯刚度随着外部弯矩增加而呈现“反S”形态下降,并最终趋于无预紧力条件下的隧道纵向等效抗弯刚度值。2)中性轴位置亦非固定位置,随着外部弯矩增加,中性轴逐渐下移;且当外部弯矩小于环缝启动弯矩时,隧道的纵向抗弯刚度与均质隧道抗弯刚度一致。3)当环缝长度影响系数小于1时,中性轴位置始终保持不变,但纵向等效抗弯刚度有效率随着环缝作用区系数增大而迅速下降;当环缝长度影响系数大于1时,中性轴上移,管片受压范围增大,随着环缝作用区系数增大,纵向等效抗弯刚度有效率值缓慢减小并趋于一个定值。4)增大螺栓预紧力,环缝张开启动弯矩随之增大,隧道的抗弯刚度衰减更慢,同时中性轴位置上移,管片受压范围扩大。 展开更多

关键词 双圆盾构隧道 纵向等效抗弯刚度 环缝影响范围 解析解 螺栓预紧力 纵向等效抗弯刚度有效率

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双层隧道内部结构对隧道纵向力学性能的影响 被引量：7

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作者 孙文昊 封坤 +3 位作者 肖明清 王均勇 郭文琦 鲁选一 《铁道建筑》 北大核心 2021年第5期43-48,共6页

以武汉两湖隧道(东湖段)工程为背景,通过考虑双层隧道内部结构的盾构隧道三维数值计算模型对双层隧道纵向力学性能进行研究。结果表明:双层隧道内部结构能够显著提高盾构隧道的纵向刚度,错缝和通缝拼装形式隧道考虑双层隧道内部结构后... 以武汉两湖隧道(东湖段)工程为背景,通过考虑双层隧道内部结构的盾构隧道三维数值计算模型对双层隧道纵向力学性能进行研究。结果表明:双层隧道内部结构能够显著提高盾构隧道的纵向刚度,错缝和通缝拼装形式隧道考虑双层隧道内部结构后的纵向刚度有效率分别增加了12.5%~30.0%和17.5%~40.0%;双层隧道内部结构能够起到显著分担荷载的作用,错缝和通缝拼装形式隧道的管片环各部位Mises应力分别减小了27.2%~74.9%和12.2%~40.0%;管片的拼装形式对内部结构的竖向位移有影响;双层隧道内部结构受到弯扭作用,在纵向上的变形与梁类似;错缝和通缝拼装隧道的双层隧道内部结构中间4块内部结构侧墙连接处均有应力集中现象发生。 展开更多

关键词 公路隧道 纵向力学性能 数值模拟 内部结构 纵向刚度有效率 双层隧道

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不同内部结构类型对盾构隧道纵向力学性能的影响 被引量：7

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作者 王均勇 封坤 +3 位作者 孙文昊 鲁选一 郭文琦 漆美霖 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第11期100-107,共8页

为研究不同内部结构类型对盾构隧道纵向力学性能的影响,以济南黄河隧道和武汉两湖隧道(东湖段)为工程依托,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立三维实体精细化数值模型,研究公轨合建型内部结构和双层公路型内部结构对隧道变形、刚度及受... 为研究不同内部结构类型对盾构隧道纵向力学性能的影响,以济南黄河隧道和武汉两湖隧道(东湖段)为工程依托,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立三维实体精细化数值模型,研究公轨合建型内部结构和双层公路型内部结构对隧道变形、刚度及受力的影响。研究结果表明:(1)内部结构能显著提高隧道纵向刚度,隧道考虑公轨合建型内部结构后,跨中位移最大减小了39.3%,考虑双层公路内部结构后,跨中位移最大减小了28.4%;(2)两种类型内部结构对通缝拼装隧道刚度提升更明显,且公轨合建型内部结构提升效果优于双层公路型,对于通缝与错缝两种拼装方式的隧道,其纵向刚度有效率考虑公轨合建型内部结构后分别提高了15.1%~64.8%和11.7%~30.6%,考虑双层公路型内部结构后分别提高了17.5%~39.6%和12.5%~30%;(3)内部结构在盾构隧道中能够起到承载作用;(4)内部结构变形以错台、张开为主,且内部结构连接点处应力值较大,在实际工程中应谨慎选择连接方式。 展开更多

关键词 盾构隧道 数值计算 内部结构 纵向刚度有效率 纵向力学性能

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考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能研究 被引量：9

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作者 鲁选一 封坤 +4 位作者 漆美霖 肖明清 何应道 张亮亮 李春林 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第1期107-114,共8页

盾构隧道朝着超大断面发展,其内部结构形式愈加复杂多样化,内部结构对盾构隧道纵向力学性能的影响值得探讨。为研究考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能,以济南黄河隧道为工程背景,建立31环考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道... 盾构隧道朝着超大断面发展,其内部结构形式愈加复杂多样化,内部结构对盾构隧道纵向力学性能的影响值得探讨。为研究考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能,以济南黄河隧道为工程背景,建立31环考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道三维有限元实体模型,以集中力的形式作用在第16环管片环进行加载。结果表明:盾构隧道考虑内部结构后,通缝拼装隧道和错缝拼装隧道纵向刚度有效率分别提高21.4%~61.9%和14.3%~35.3%,说明内部结构能够有效提高盾构隧道的纵向刚度;通缝拼装隧道和错缝拼装隧道加载环最大Mises应力分别减小61.3%和69.2%,说明内部结构能够起到承载作用;隧道管片与内部结构会发生应力集中现象;错缝拼装形式有利于减小内部结构在纵向上的位移变形,同时内部结构的侧墙在施工时应尽可能保证混凝土的密实。 展开更多

关键词 盾构隧道 公轨合建隧道 内部结构 三维数值模型 刚度有效率 纵向力学性能

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