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复合腔体加固的盾构隧道管片纵缝接头试验研究
1
作者 孙雪兵 甘海杰 +3 位作者 王金龙 吕延豪 娄英豪 柳献 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第6期23-31,53,共10页
[目的]盾构隧道使用年限的增加使得加固维修需求不断上升。复合腔体作为新型加固材料,其应用逐渐增多,因此研究其材料性能及不同接缝受力条件下的加固效果具有重要意义。[方法]以复合腔体加固的盾构管片纵缝接头为研究对象,开展了材料... [目的]盾构隧道使用年限的增加使得加固维修需求不断上升。复合腔体作为新型加固材料,其应用逐渐增多,因此研究其材料性能及不同接缝受力条件下的加固效果具有重要意义。[方法]以复合腔体加固的盾构管片纵缝接头为研究对象,开展了材料性能试验和接头受力分析。通过试验,研究了不同接缝受力条件下加固盾构管片纵缝接头的受力性能、破坏形态及破坏机理,并对加固效果进行了评定。[结果及结论]试验结果显示:复合腔体抗压极限承载力和抗弯极限承载力分别为689.67 kN和8.25 kNm,弹性阶段抗弯刚度为1.93×10^(9) Nmm^(2)。复合腔体加固能够有效提高管片纵缝接头的承载能力和刚度,加固后正弯矩作用下接头的极限承载弯矩为289.29 kNm,负弯矩作用下接头的极限承载弯矩为134.95 kNm。复合腔体加固混凝土管片的界面强度是加固结构的关键性能指标,界面破坏后会降低结构的整体刚度。 展开更多
关键词 地铁 盾构隧道 管片纵缝接头试验 复合腔体加固
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不同锚栓布置下钢板加固的盾构隧道管片纵缝接头试验研究
2
作者 王金龙 甘海杰 +2 位作者 孙雪兵 娄英豪 柳献 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第6期67-75,共9页
[目的]针对目前常用的盾构管片钢板加固法存在的界面黏结薄弱、传力不明确等问题,有必要开展不同锚栓布置下钢板加固的盾构隧道管片纵缝接头(以下简称“接头”)的足尺试验,同时对现有锚栓布置方式优化设计。[方法]从试件设计、加固方法... [目的]针对目前常用的盾构管片钢板加固法存在的界面黏结薄弱、传力不明确等问题,有必要开展不同锚栓布置下钢板加固的盾构隧道管片纵缝接头(以下简称“接头”)的足尺试验,同时对现有锚栓布置方式优化设计。[方法]从试件设计、加固方法、加载设备及测试与加载方案等方面,详细介绍了钢板加固的盾构隧道管片纵缝接头试验。针对正弯矩和负弯矩等不同受力状态下的纵缝,采用不同锚栓布置方式,开展接头极限承载力试验研究。对比分析加固结构的受力性能和破坏模式,揭示其破坏机理,并评估不同锚栓布置下的加固效果。[结果及结论]对承受正弯矩作用的钢板加固的盾构隧道管片,增加纵缝两侧的锚栓布置,能够提升接头的承载能力,增幅为8%;对承受负弯矩作用的钢板加固的盾构隧道管片,减少纵缝两侧的锚栓布置,接头的承载能力未降低;针对不同锚栓布置下钢板加固的盾构隧道管片接头,黏结强度是加固结构的关键性能指标。 展开更多
关键词 轨道交通 盾构隧道管片 纵缝接头试验 锚栓布置
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不同环向接头影响下盾构隧道管片受力特性精细化数值研究
3
作者 石钰锋 周宇航 +3 位作者 胡梦豪 黄大维 蔡家城 蒋亚龙 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期116-128,共13页
为提高对盾构隧道管片的数值模拟精度,基于等效刚度设计原理,将盾构管片结构分析模型逐步细化,建立可考虑环向接头刚度折减、接头非连续性和螺栓预紧力的盾构隧道精细化数值模型;对均质圆环管片模型、开槽接头管片模型及所建模型进行相... 为提高对盾构隧道管片的数值模拟精度,基于等效刚度设计原理,将盾构管片结构分析模型逐步细化,建立可考虑环向接头刚度折减、接头非连续性和螺栓预紧力的盾构隧道精细化数值模型;对均质圆环管片模型、开槽接头管片模型及所建模型进行相同堆载工况下的数值分析,考察不同环向接头影响下盾构管片的受力特性区别;开展模型试验,对3种模型的计算结果进行验证。结果表明:相较于均质圆环管片模型,开槽接头管片模型考虑了接头刚度折减,管片横向变形向薄弱接头处发展,会引发弯矩大规模重分布,导致弯矩零点、极值和包络线明显上移;相较于开槽接头管片模型,精细化数值模型进一步考虑了接头非连续性,管片发生接缝张开,会进一步加剧管片的横向变形,导致管片最大弯矩值增加近10%;增大预紧力能有效降低管片收敛变形及接缝张开,但预紧力过大也会引发应力集中,加剧管片接头破损,施加螺栓预紧力时应把握好管片整体横向变形与局部应力集中破坏间的平衡关系。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片环向接头 精细化数值模拟 管片内力 螺栓预紧力 受力特性
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基于弯矩传递足尺试验的大直径地铁盾构隧道承插式管片环间传力性能研究
4
作者 胡秋斌 师一鸣 +2 位作者 曹伟飚 李文勇 柳献 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第4期161-164,171,共5页
[目的]采用双排连接件的大直径盾构隧道接头力学性能及环间传力性能更为复杂,故有必要针对采用双排快速连接件的错缝拼装承插式管片,开展管片弯矩传递足尺试验,对新型接头在大直径盾构隧道中力学性能开展研究。[方法]基于某大直径盾构... [目的]采用双排连接件的大直径盾构隧道接头力学性能及环间传力性能更为复杂,故有必要针对采用双排快速连接件的错缝拼装承插式管片,开展管片弯矩传递足尺试验,对新型接头在大直径盾构隧道中力学性能开展研究。[方法]基于某大直径盾构隧道工程,开展了大盾构隧道承插式管片弯矩传递足尺试验,研究了双排布置快速连接件接头的管片环间传力性能,得到了弯矩传递系数等重要设计参数,分析了新型接头受力性能发展规律,探究了新型接头隧道纵向传力机理并开展影响因素分析。[结果及结论]采用新型接头的管片弯矩传递效应较好,错缝拼装方式纵缝接头转角刚度有所提高,充分发挥了管片本体的承载能力;随外荷载的增大,弯矩传递效应不断变化,弯矩传递系数是一个随外荷载不断变化的值;隧道纵向力增大,弯矩传递效应有所加强,纵向力对弯矩传递系数影响规律基本呈线性正相关关系。随隧道纵向力不断增大,纵缝接头转角刚度呈增大趋势,转角刚度与纵向力基本呈线性正相关关系。 展开更多
关键词 地铁 大直径盾构隧道 管片接头 新型连接件 弯矩传递 转角刚度
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盾构管片快速滑入式纵缝连接件抗拉性能分析
5
作者 闫祎晨 张孟喜 +1 位作者 官林星 李明杰 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第7期156-163,共8页
盾构管片快速滑入式纵缝连接件是目前盾构法隧道施工的一种新技术,该连接件具有拼装时间短、无需人工拧紧、成型隧道内壁光滑、真圆度高、防水性能高的优点,但关于新型连接件的设计构造和力学性能还不明确。基于快速滑入式纵缝连接件抗... 盾构管片快速滑入式纵缝连接件是目前盾构法隧道施工的一种新技术,该连接件具有拼装时间短、无需人工拧紧、成型隧道内壁光滑、真圆度高、防水性能高的优点,但关于新型连接件的设计构造和力学性能还不明确。基于快速滑入式纵缝连接件抗拉试验,建立三维有限元模型对该连接件极限抗拉承载力、破坏模式、内力分布规律以及锚固性能等力学性能进行研究,并分析连接件锚筋构造参数对极限承载力、破坏模式和锚固性能的影响。主要结论如下:根据荷载-位移关系曲线可将连接件整个受力过程分为3个阶段,弹性阶段、局部屈服阶段和整体屈服阶段;连接件的极限抗拉承载力约为670 kN,公接头腹板处应力最大,与试验中公接头腹板被拉断的现象相吻合;该连接件的锚固性能较好,连接件锚筋轴力自顶部向底部逐渐减小;锚筋长度决定连接件的锚固性能,锚筋直径决定连接件的承载性能和破坏模式,建议锚筋长度取400 mm,锚筋直径取28 mm;提出连接件受拉后的3种破坏模式:接头拉断破坏、锚筋拉断破坏、混凝土锥体破坏。 展开更多
关键词 盾构管片接头 快速滑入式纵缝连接件 抗拉性能 破坏模式 数值模拟
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新型管片接头盾构隧道衬砌结构整环足尺试验研究
6
作者 赵明应 何应道 +3 位作者 吴鑫林 张肇一 白海文 柳献 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第5期143-148,共6页
[目的]目前,我国的盾构隧道结构存在管片局部削弱、接缝变形大、施工效率低及不利于自动化拼装等问题,因此,有必要对采用新型管片接头的盾构隧道结构力学性能进行研究。[方法]介绍了试验概况、加载方案及测试系统;基于新型管片接头的力... [目的]目前,我国的盾构隧道结构存在管片局部削弱、接缝变形大、施工效率低及不利于自动化拼装等问题,因此,有必要对采用新型管片接头的盾构隧道结构力学性能进行研究。[方法]介绍了试验概况、加载方案及测试系统;基于新型管片接头的力学性能,对盾构隧道衬砌结构力学性能进行分析,并开展新型管片接头盾构隧道衬砌结构整环足尺试验。[结果及结论]采用新型管片接头的盾构隧道衬砌结构在各工况下的收敛变形、接缝变形量及连接件受力均满足设计要求;管片结构整体变形呈现左右不对称的特点,管片结构右腰的变形量和内力均大于左腰;管片结构在弹性阶段的刚度为2.21×10^(4)N/mm;由于正弯矩接头连接件的受力相较于负弯矩接头更加不利,因此在施工运营过程中,应重点关注管片结构顶底位置的接缝受力情况。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接头 整环足尺试验
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盾构隧道管片接缝密封垫接触性态的感知与分析
7
作者 龚琛杰 程明进 +4 位作者 林赞权 雷明锋 王海林 宋建荣 葛洋洋 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期269-282,共14页
密封垫是盾构隧道接缝防水的重点,但现有研究较少探讨其接触行为和接触特性。首先,本文基于薄膜压力传感器,构建了针对盾构隧道接缝处密封垫接触应力的精细化试验框架,探讨了无水压作用和有水压作用2种情形下密封垫接触面精确的力学响应... 密封垫是盾构隧道接缝防水的重点,但现有研究较少探讨其接触行为和接触特性。首先,本文基于薄膜压力传感器,构建了针对盾构隧道接缝处密封垫接触应力的精细化试验框架,探讨了无水压作用和有水压作用2种情形下密封垫接触面精确的力学响应;其次,基于三维管片接缝密封垫压缩数值模型和Hertz接触理论,分别从接触应力三维分布规律和平均接触应力2个方面验证闭合压缩试验的精度,获得了管片接缝密封垫压缩过程中接触面上的空间应力分布规律;最后,开展了接触面有水压作用的渐进渗漏试验,提出了能够表征渐进渗漏过程前后密封垫间接触应力变化的理论渗漏水压的概念,探明了理论渗漏水压沿密封垫宽度方向的变化规律。研究结果表明:密封垫-密封垫接触面的应力沿宽度方向呈波浪式变化,且在宽度方向上的两侧与中间取到较高值;密封垫-密封垫接触面平均接触应力随着微凸体所受载荷增大而呈指数关系递增;理论渗漏水压沿着渗漏方向总体上呈降低趋势,从侧面证实了密封垫表面会对渗漏水产生黏滞阻力的作用,以此产生压力差。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接缝 密封垫 渗漏水 薄膜压力传感器 接触应力
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考虑管片接头转动效应的盾构隧道光纤反演分析
8
作者 宋利埼 章敏 +3 位作者 徐筱 孙静雯 俞奎 李昕尧 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2483-2494,共12页
针对基于分布式光纤的盾构隧道变形反演问题,考虑管片接头转动效应,建立了衬砌结构的曲梁-铰模型,通过差分法求解弹性地基曲梁方程,推导了衬砌变形、内力、外荷载及转动刚度的反演表达式,结合应变增量及其曲率分布,提出了噪声干扰下衬... 针对基于分布式光纤的盾构隧道变形反演问题,考虑管片接头转动效应,建立了衬砌结构的曲梁-铰模型,通过差分法求解弹性地基曲梁方程,推导了衬砌变形、内力、外荷载及转动刚度的反演表达式,结合应变增量及其曲率分布,提出了噪声干扰下衬砌背后脱空和接头刚度降低两类劣损的初步识别方法。结果表明,新方法具有较高的反演精度,且基本不受围岩抗力和噪声干扰的影响;基于应变最大处dv/dφ=0的假定条件具有良好的反演效果(v为径向位移,j为节点圆心角),且随着衬砌变形的增大,结果趋于吻合;通过拟合衬砌弯矩为单面布设光纤的反演提供了新思路;接头转动刚度对衬砌变形存在影响区间,且不同围岩抗力弹簧刚度、衬砌弹性模量及埋深下的区间范围基本一致。 展开更多
关键词 分布式光纤 盾构隧道 管片接头 变形反演 劣损识别
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基于非连续地基梁模型的基坑开挖诱发下卧盾构隧道变形分析 被引量：3
9
作者 黄明华 钟煜轩 +1 位作者 陆锦斌 王克平 《岩土力学》 北大核心 2025年第2期492-504,共13页
分析基坑开挖所诱发的下卧盾构隧道变形对评估其安全状态具有重要意义,但已有研究通常将下卧盾构隧道等效为均质连续梁,难以反映其环间接头的影响。为此,引入考虑环间接头转动和错台位移影响的非连续地基梁模型对基坑开挖所诱发的下卧... 分析基坑开挖所诱发的下卧盾构隧道变形对评估其安全状态具有重要意义,但已有研究通常将下卧盾构隧道等效为均质连续梁,难以反映其环间接头的影响。为此,引入考虑环间接头转动和错台位移影响的非连续地基梁模型对基坑开挖所诱发的下卧盾构隧道变形进行分析。首先,根据Mindlin解导出基坑开挖卸载作用在下卧盾构隧道轴线处所产生竖向附加荷载的理论表达式;其次,基于非连续地基梁模型,推导竖向附加荷载作用下盾构隧道环段的竖向位移控制微分方程及环间接头的内力连续性条件与变形关系;最后,利用有限差分法建立下卧盾构隧道竖向位移的理论计算方法,并通过实际工程案例进行对比验证,分析接头转动刚度和剪切刚度、地基反力系数、基坑开挖深度以及基坑与盾构隧道水平间距等参数的影响。结果表明:基于非连续地基梁模型所得到的盾构隧道竖向位移与实测值具有较好的一致性,分布曲线在环段内光滑、在环间接头处有突变,反映了环间接头的转动和错台位移特性;随着接头转动刚度的增加,环段接头转角位移会逐渐减小,环间错台量则会逐渐增加;而接头剪切刚度越大,盾构隧道竖向位移与环间错台量则会越小;地基反力系数以及隧道与基坑间距的增大,基坑开挖深度的减小,均会使得盾构隧道竖向位移与环间错台量减小,其弯矩与剪力亦可得到有效控制。 展开更多
关键词 基坑开挖 下卧盾构隧道 非连续地基梁模型 环段接头 竖向变形
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纵向槽钢对隧道力学性能影响的计算方法
10
作者 江学辉 罗如平 +2 位作者 罗文俊 邓文武 胡瑞奇 《铁道学报》 北大核心 2025年第4期165-173,共9页
为解决纵向槽钢模型试验成本高、周期长、效率低等问题,提出纵向槽钢作用下的盾构隧道力学性能计算方法。建立纵向槽钢作用下的应变-应力平衡方程并考虑盾构隧道管片间的接缝,从而推导出盾构隧道刚度和管片接缝张开量理论解。通过与隧... 为解决纵向槽钢模型试验成本高、周期长、效率低等问题,提出纵向槽钢作用下的盾构隧道力学性能计算方法。建立纵向槽钢作用下的应变-应力平衡方程并考虑盾构隧道管片间的接缝,从而推导出盾构隧道刚度和管片接缝张开量理论解。通过与隧道管片接缝张开量及等效抗弯刚度的经典理论计算结果进行对比,验证所提计算方法的可靠性,并进一步分析纵向槽钢数量、截面面积、弹性模量及隧道结构设计参数对隧道力学性能的影响。计算结果表明:纵向槽钢数量、截面面积、弹性模量与隧道等效抗弯刚度呈线性正比例,与管片接缝张开量呈线性反比例,且隧道结构本身的设计参数对隧道管片接缝张开量、等效刚度有显著的影响,应依据隧道结构本身设计参数选择合适的纵向槽钢加固方案。该计算方法可快速准确地评估纵向槽钢对盾构隧道的影响,可用于隧道加固工程。 展开更多
关键词 纵向槽钢 盾构隧道 隧道刚度 管片接缝张开量 计算方法
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盾构隧道防水体系研究现状与展望
11
作者 姚占虎 张亚洲 +1 位作者 燕晓 魏驰 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第6期1061-1075,共15页
随着我国盾构隧道工程建设标准的持续提升,构建科学高效的防水技术体系已成为保证工程质量的核心挑战。这一体系不仅关系到隧道本体的防水结构设计,而且贯穿管片生产、接缝防水处理及管片施工等全过程的精细化管控。聚焦当前管片制造技... 随着我国盾构隧道工程建设标准的持续提升,构建科学高效的防水技术体系已成为保证工程质量的核心挑战。这一体系不仅关系到隧道本体的防水结构设计,而且贯穿管片生产、接缝防水处理及管片施工等全过程的精细化管控。聚焦当前管片制造技术、接缝防水技术以及盾构隧道施工中的关键问题,首先,系统梳理国内盾构隧道工程管片钢模的发展,探讨现行规范中对钢模精度的要求;其次,讨论接缝防水常用的三元乙丙橡胶、遇水膨胀橡胶材料,探讨目前接缝防水研究手段,分析接缝防水原理和体系,对比剪力销、凹凸榫、定位榫3种管片环缝刚度增强措施的优劣;然后,探讨管片拼装验收标准的发展和管片拼装设备的微调功能,并介绍制-运-注一体化同步双液浆注浆系统在实际工程中的应用;最后,提出我国盾构隧道高质量建造需以智能化技术驱动管片生产、极端环境适应性防水体系优化及快速接头技术创新为核心发展方向,研发新型防水材料与主动控制结构体系,开发智能拼装装备与同步推拼工艺,系统提升隧道防水可靠性与建造效率。 展开更多
关键词 盾构隧道 防水体系 管片制造 接缝防水 管片拼装
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盾构隧道结构响应特征及接缝刚度分析 被引量：1
12
作者 王小刚 杨建平 +1 位作者 陈卫忠 李慧 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期485-495,共11页
掌握运营期水下盾构隧道的结构响应规律是研究隧道整体稳定性的重要组成部分。基于武汉长江隧道健康监测系统,获得了隧道结构一年(2022年4月-2023年4月)的应变和接缝监测数据,研究对比了江中断面和岸上断面的应变与接缝开度的响应规律... 掌握运营期水下盾构隧道的结构响应规律是研究隧道整体稳定性的重要组成部分。基于武汉长江隧道健康监测系统,获得了隧道结构一年(2022年4月-2023年4月)的应变和接缝监测数据,研究对比了江中断面和岸上断面的应变与接缝开度的响应规律及其差异,提出了一种计算管片环缝法向刚度的方法。研究结果表明:(1)岸上断面的管片应变、接缝张开度的平均年度幅值均显著大于江中段断面;(2)温度对岸上断面管片的应变和接缝开度影响大于江中断面;(3)管片环缝应力-张开度曲线与岩石结构面压缩荷载-位移曲线类似,不同测点位置的应力-张开度曲线差异显著;多个测点的平均法向刚度在其张开阶段和闭合阶段比较近似,但是江中断面的环缝法向刚度明显大于岸上断面。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片应变 管片接缝 接缝刚度
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带定位榫盾构隧道管片接头剪切力学行为研究
13
作者 林刚 易丹 +2 位作者 罗世培 晏启祥 张君臣 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期130-139,共10页
外套于盾构隧道管片螺栓的空心圆锥筒定位抗剪构件定位榫能有效控制盾构管片错台量和错台值,与管片、螺栓共同形成“管片-定位榫-弯螺栓”接头.为探明盾构隧道管片受压工况、“管片-定位榫-弯螺栓”接头在剪切荷载作用下的结构力学特征... 外套于盾构隧道管片螺栓的空心圆锥筒定位抗剪构件定位榫能有效控制盾构管片错台量和错台值,与管片、螺栓共同形成“管片-定位榫-弯螺栓”接头.为探明盾构隧道管片受压工况、“管片-定位榫-弯螺栓”接头在剪切荷载作用下的结构力学特征和破坏机理,以内径7.5 m、外径8.3 m、弯螺栓连接的盾构隧道衬砌环的纵向接头为例,首先,建立三维有限元模型,对轴力分别为196、392、588和784 kN4种工况的接头剪切破坏全过程进行数值模拟;然后,对接头剪切破坏过程、定位榫和螺栓力学及变形特征、管片接缝面变形破坏特征进行分析;最后,采用原型剪切破坏试验对数值模拟结果进行印证和补充研究.研究结果表明:盾构隧道“管片-定位榫-弯螺栓”接头剪切破坏全过程分为接触面静摩擦、定位榫弹性变形、定位榫塑性错动和螺栓剪切破坏4个阶段;定位榫弹性变形阶段,定位榫表现为“压扁”形态,定位榫塑性错动阶段,定位榫拱顶外侧首先出现塑性屈服区,随着剪切荷载的增加,塑性区将扩展到定位榫端部和横断面内大部分区域,塑性破损过程中定位榫将超过其承载能力的外部剪切荷载转移给螺栓;螺栓杆体受力从定位榫塑性错动阶段开始,最终加载侧杆体将发生“拉直”破坏、固定侧杆体将发生弯剪破坏;管片接缝面混凝土从定位榫塑性错动阶段后期出现塑性区,初始位于榫槽内水平两侧,随着剪力增加,塑性区将向周边扩展,最终与管片内弧面手孔塑性区连通,形成“手孔-螺栓孔-手孔”塑性破坏域. 展开更多
关键词 盾构隧道 定位榫 管片接头 力学行为 数值模拟 原型试验
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盾构隧道管片接缝内外双道密封垫防水性能试验研究
14
作者 张稳军 周鑫南 +2 位作者 张高乐 贺维国 于勇 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第9期1744-1751,共8页
为探究螺栓孔防水对内外双侧布置双道密封垫防水体系的影响,依托某超大直径盾构隧道工程,自主设计新型双道密封垫防水性能测试装置,开展考虑螺栓孔构造的内外双道密封垫防水体系耐水压测试。研究结果表明:1)螺栓孔对内外双侧布置双道密... 为探究螺栓孔防水对内外双侧布置双道密封垫防水体系的影响,依托某超大直径盾构隧道工程,自主设计新型双道密封垫防水性能测试装置,开展考虑螺栓孔构造的内外双道密封垫防水体系耐水压测试。研究结果表明:1)螺栓孔对内外双侧布置双道密封垫的整体防水性能具有一定的控制作用,当螺栓孔防水能力不足时,其存在将成为内外双道密封垫防水体系的薄弱环节,可能早于内道密封垫发生渗漏,由此降低内外双道密封垫防水性能较单道密封垫的提升水平;2)当螺栓孔防水性能达到要求后,与单道密封垫相比,内外双侧布置双道密封垫防水体系的防水能力大幅提升;3)对于超大直径盾构隧道,当管片接缝采用内外双侧布置双道密封垫时,应确保螺栓孔防水性能满足双道密封垫间的协同防水要求。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接缝防水 双道密封垫 螺栓孔防水 高水压 防水试验
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双道密封垫分布形式对大直径盾构隧道接缝力学性能影响研究
15
作者 杨思齐 吴怀娜 +2 位作者 陈仁朋 崔庆龙 杨林松 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第4期750-761,共12页
为探究大直径盾构隧道双道防水密封垫的合理分布方式,采用考虑接缝细部构造及混凝土塑性损伤的精细化数值模拟方法,通过纵缝抗弯足尺试验验证该方法的有效性,并进一步利用精细化数值模拟对比分析密封垫双道内外分布及密封垫双道外侧分... 为探究大直径盾构隧道双道防水密封垫的合理分布方式,采用考虑接缝细部构造及混凝土塑性损伤的精细化数值模拟方法,通过纵缝抗弯足尺试验验证该方法的有效性,并进一步利用精细化数值模拟对比分析密封垫双道内外分布及密封垫双道外侧分布下接缝的力学性能及防水性能。研究结果表明:1)精细化数值模拟在反映接缝抗弯性能方面具有良好的可靠性;2)接缝受压区高度、张开量及螺栓应力随弯矩增大呈现4阶段的发展模式,受压侧外缘接触一定程度提升了抗弯性能;3)轴力显著影响接缝初始抗弯刚度的保持,且轴力与初始抗弯刚度并非完全正相关,高轴力下初始抗弯刚度有一定下降;4)密封垫双道内外分布的负弯性能略优于正弯性能,密封垫双道外侧分布的负弯性能远超正弯性能;5)密封垫分布从轴力附加弯矩和核心区混凝土高度2方面影响了接缝的抗弯刚度;6)正弯矩下双道外侧防水性能优于双道内外的防水性能,而负弯矩下双道外侧防水性能较双道内外的防水性能差。由于具有更好的正弯性能以及至少有一侧密封垫受压的防水性能,密封垫双道内外分布的纵缝形式具有更好的适用性。 展开更多
关键词 大直径盾构隧道 管片接头 双道防水密封垫 力学分析 数值模拟
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超、卸载作用下考虑接头影响的盾构管片承载性能研究 被引量：2
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作者 胡梦豪 石钰锋 +3 位作者 蒋亚龙 黄展军 张荣锋 顾大均 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期20-31,共12页
地表堆载或侧方开挖卸载易诱发盾构隧道病害,影响施工及运营安全.现有研究难以综合定量评价超、卸载作用下盾构隧道的承载性能,其数值模型大多仅考虑环向或纵向接头的单一影响,将接头等效为切向及法向弹簧,难以考虑接头的非线性,或是直... 地表堆载或侧方开挖卸载易诱发盾构隧道病害,影响施工及运营安全.现有研究难以综合定量评价超、卸载作用下盾构隧道的承载性能,其数值模型大多仅考虑环向或纵向接头的单一影响,将接头等效为切向及法向弹簧,难以考虑接头的非线性,或是直接将螺栓嵌入混凝土中,忽略螺栓预紧力的承载贡献,接头精细化程度不足.为此,建立考虑环、纵向接头的盾构隧道精细化数值模型,对顶部超载和侧方卸载工况作用下结构的受力特性和承载性能展开分析,获取不同工况下结构的承载极限及相应的变形阈值,并利用足尺试验验证了数值模型的可行性.研究结果表明:本文数值计算结果与足尺试验吻合良好,二者椭圆度变形差异小于10%;计算精度较仅考虑环向接头影响时提高约6%,较未考虑接头影响时(均质圆环)提高约30%,可实现盾构管片结构变形过程及损伤演化的动态模拟;盾构隧道有一定的富余承载力,当隧道上方超载达138 kPa或侧方压力卸载达26.3%时,结构相应的椭圆度分别为27.4‰和22.1‰,结构达到正常服役的极限状态,当隧道超出正常服役极限状态后,接头塑性铰逐步成型,结构软化并逐渐失效,接缝张开及管片错台也急剧上升;隧道侧方压力卸载达26.3%后,其接缝张开及管片错台曲线不再光滑,侧压卸载超36.8%后,曲线的起伏波动更为明显,隧道侧方卸载过程中结构受力响应更为复杂、敏感. 展开更多
关键词 盾构管片 数值模拟 超载 卸载 足尺试验 接头
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旁侧基坑开挖对地铁盾构隧道影响的精细化数值模拟研究
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作者 阮恒丰 梁荣柱 +3 位作者 康成 李忠超 曹世安 丁智 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期245-255,共11页
为研究紧旁侧深基坑开挖对已运营盾构隧道精细结构产生的不利影响,依托杭州某紧邻地铁盾构隧道的深基坑项目,通过接头受力-位移方程与结构间相互作用关系构建盾构隧道结构模型,采用地层-盾构隧道整体有限元三维精细化的数值模拟方法,研... 为研究紧旁侧深基坑开挖对已运营盾构隧道精细结构产生的不利影响,依托杭州某紧邻地铁盾构隧道的深基坑项目,通过接头受力-位移方程与结构间相互作用关系构建盾构隧道结构模型,采用地层-盾构隧道整体有限元三维精细化的数值模拟方法,研究旁侧卸荷作用下已有盾构隧道的管片、接头等精细结构的受力变形规律,通过现场监测数据的对比验证该方法的有效性。研究结果表明:1)盾构隧道的变形可分为收敛变形区和环间错台区2部分;2)盾构隧道产生7.5 mm的竖向沉降和8.5 mm的朝向坑内的水平位移,同时位移沿纵向的分布均因环间接头错台而出现阶梯状变化;3)收敛变形区内管环出现椭圆化收敛变形,拱顶和拱腰处纵缝分别朝内和朝外张开,环内最大压应力的最高值达7.66 MPa,导致纵缝在拱顶处的渗水和拱腰处的压缩裂缝;4)环间错台区内管环间受剪切作用导致错台变形,诱发环缝渗水;5)基坑降水是造成隧道位移的重要影响因素,对隧道沉降量和水平位移量的贡献分别为82%和46%。 展开更多
关键词 基坑开挖 基坑降水 盾构隧道 管片接头 沉降 管片受力 数值模拟
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含有空心榫的盾构隧道环缝接头柔性特征研究
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作者 张君臣 李伟平 +3 位作者 晏启祥 张伟列 孙明辉 陈文宇 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期104-117,共14页
柔性接头是盾构隧道适应断层错动的主要抗震设计方向之一。鉴于管片环缝柔性设计难题,文章提出一种含有空心榫的管片环缝结构。通过管片环缝局部原型试验、材料性能测试以及数值模拟,提出空心榫的本构模型以及损伤参数表达式,揭示含有... 柔性接头是盾构隧道适应断层错动的主要抗震设计方向之一。鉴于管片环缝柔性设计难题,文章提出一种含有空心榫的管片环缝结构。通过管片环缝局部原型试验、材料性能测试以及数值模拟,提出空心榫的本构模型以及损伤参数表达式,揭示含有空心榫管片环缝的柔性特征以及承载优势。研究结果表明:空心榫具有高强、高延性、均质且力学性能稳定的特点,其抗拉强度超过C50混凝土的60倍。管片环缝增加空心榫后,管片环缝能够承受的错台量达到规范限定值的1.6倍,同时螺栓内力(剪力和轴力)至少降低88%,螺栓塑性区体积至少降低47.2%,混凝土塑性区体积至少降低17%,混凝土最大拉伸损伤范围减小42.8%。空心榫增强管片环缝错动能力的同时,对螺栓和管片也具有一定保护作用。研究成果为盾构隧道的柔性接头设计提供理论依据,支撑隧道接缝柔性设计理论的发展。 展开更多
关键词 盾构隧道 空心榫环缝接头 环缝错动 柔性承载特征
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大直径盾构隧道内高速列车振动下管片接缝变形与防水性能仿真分析
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作者 杜佳骏 吴悦 +3 位作者 郑长青 齐春 霍永鹏 晏启祥 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第8期174-178,共5页
[目的]为防治大直径盾构隧道渗漏水病害,保障高速列车行驶安全与隧道正常运营,必须对高速列车振动下的隧道管片接缝变形与防水性能进行分析研究。[方法]依托湛江湾海底隧道工程,利用有限元软件建立地层-隧道三维模型与密封垫-沟槽二维... [目的]为防治大直径盾构隧道渗漏水病害,保障高速列车行驶安全与隧道正常运营,必须对高速列车振动下的隧道管片接缝变形与防水性能进行分析研究。[方法]依托湛江湾海底隧道工程,利用有限元软件建立地层-隧道三维模型与密封垫-沟槽二维精细化模型。首先以纵缝为例研究了大直径盾构隧道内高速列车振动下管片位移动力响应与管片接缝变形特征,然后基于最不利管片接头变形工况分析了一种密封垫防水性能。[结果及结论]单列高速列车振动下管片接缝位移响应过程分为变形增加、变形危险与变形消退3个阶段;变形危险阶段管片环上部与左右两端处接缝张开且错台量较大,邻近接缝受两侧管片挤压作用张开且错台变小;轨道道床下接缝几乎无变形,轨道道床会大大减弱列车振动对管片衬砌的影响;密封垫与密封垫间接触应力呈U形分布,密封垫与管片沟槽间接触应力由中间接触部位向两边逐渐减小;相较于密封垫与管片沟槽间接触路径,密封垫与密封垫间接触面更易发生渗漏水。在本工程的最不利工况下,提供的一种三角形开孔密封垫能满足本隧道防水要求。 展开更多
关键词 大直径盾构隧道 高速列车振动 管片接缝 密封垫防水
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盾构隧道混凝土管片接头抗弯与抗剪性能试验研究
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作者 赵立财 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期144-151,共8页
混凝土管片的接头部位在使用过程中,会受到轴力、弯曲力矩和剪切力的共同作用,为能够全面了解混凝土管片接头处受不同外力下作用下的力学性能。根据研究特点,设计三组试验分别为极限承载能力、极限弯矩、剪切试验。针对混凝土管片接头... 混凝土管片的接头部位在使用过程中,会受到轴力、弯曲力矩和剪切力的共同作用,为能够全面了解混凝土管片接头处受不同外力下作用下的力学性能。根据研究特点,设计三组试验分别为极限承载能力、极限弯矩、剪切试验。针对混凝土管片接头有、无斜向螺栓工况,从管片接头受压区高度、最大张开度以及张开角度的试验数据角度,分析混凝土管片接头处轴力和极限弯矩之间的变化关系。采用有斜向螺栓逆剪切、有斜向螺栓顺剪切以及无斜向螺栓剪切的三种对比试验方式,开展管片接头破坏状态和接头相对错动量分析。研究表明,有无斜向螺栓下的混凝土管片接头处受压区高度和极限弯矩均随着轴力的增加呈现线性增长的趋势,最大张开度和张开角均随着轴力的增加呈线性减弱的趋势;有斜向螺栓连接的管片接头,其相对错动曲线存在平台段,同时受顺剪下的平台段要明显长于逆剪下的平台段。通过管片接头顺剪切和逆剪切破坏对比试验的研究,可较为全面地揭示管片接头部位的抗弯、抗剪切性能的宏观变形规律,其研究结果可为盾构隧道管片接头构造的合理选择提供参考。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片接头 逆剪切 顺剪切 相对错动量 破坏特征
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