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题名基于非连续刚性短梁的盾构管片环缝变形分析
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作者
刘洋
赵佳乐
李新龙
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机构
北京科技大学土木与资源工程学院
中铁十五局集团地下工程有限公司
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出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第7期3170-3180,共11页
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基金
北京市自然科学基金资助项目(8222020)
国家重点研发计划课题(2023YFC3707803)。
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文摘
为了分析盾构掘进过程中多环盾构管片沿竖向和横向的变形以及管片环缝的错台和张开量,考虑到单环管片沿轴向跨度较小且半径较大,管片环的抗弯及抗剪刚度远大于环缝处,将多环管片简化为非连续刚性短梁,其变形形式简化为2个沿隧道轴向的线性分段函数。依据单环管片的受力平衡方程、环缝受剪导致错台、受弯导致接缝张开等条件,建立用于描述多环管片竖向和横向轨迹及环缝处弯矩和剪力的控制方程。进一步考虑到实际工程中管片壁后充填注浆、排水及充填层的固结过程,推导了荷载及基床系数线性分布情况下方程的具体形式,得到了对应的系数矩阵及常数项向量,大大简化了方程的求解过程。最后,结合环缝的抗弯及抗剪刚度,得到了管片环缝错台及张开量的计算公式。与实际工程的对比分析结果表明:该方法得到的环缝错台及张开量的解析结果与现场实测数据规律一致,误差在合理范围,解析结果可以很好地反映多环盾构管片的变形形式及环缝错台和张开量的分布规律。该方法理论依据明确、程序化较高、应用简单,可用于求解沿隧道轴向的基床系数、液相重度和不均匀注浆压力在任意分布形式下,多环盾构管片的竖向和横向变形及环缝的错台和张开量,为盾构管片壁后充填、管片拼装及防渗设计提供参考。
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关键词
盾构管片
环缝错台
环缝张开
管片轨迹
接缝防渗
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Keywords
shield segments
joint misalignment
joint opening
segment trajectories
joint waterproofing
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分类号
U451.4
[建筑科学—桥梁与隧道工程]
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