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上软下硬复合地层基于衬砌结构弯矩最小化的隧道横断面优化设计
1
作者
张慧鹏
张涛
+2 位作者
石钰锋
赖世华
刘巍
《城市轨道交通研究》
北大核心
2024年第8期186-191,199,共7页
[目的]为有效防止隧道衬砌破损及渗漏水,对上软下硬复合地层隧道横断面进行衬砌结构弯矩最小化设计研究。[方法]根据复合地层隧道围岩压力特点及合理假设,提出软土-硬土及土-岩两类复合地层隧道衬砌结构荷载作用模式。基于最理想的零弯...
[目的]为有效防止隧道衬砌破损及渗漏水,对上软下硬复合地层隧道横断面进行衬砌结构弯矩最小化设计研究。[方法]根据复合地层隧道围岩压力特点及合理假设,提出软土-硬土及土-岩两类复合地层隧道衬砌结构荷载作用模式。基于最理想的零弯矩复合地层隧道优化思路,建立隧道横断面半结构力学模型,计算得出零弯矩隧道横断面合理轴线方程,以及复合地层分界线处及隧道横断面水平中线处直径解析表达式。简述了复合地层隧道横断面弯矩最小化设计流程。[结果及结论]软土-硬土隧道零弯矩横断面合理轴线呈梨形,土-岩隧道零弯矩横断面合理轴线呈类马蹄形;实际工程可基于隧道横断面合理轴线方程,通过综合评估和加权平均法来确定隧道横断面设计所需关键参数,从而设计出新型上软下硬地层隧道横断面,以期最大限度减少复合地层隧道横向变形。
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关键词
轨道交通
隧道横断面
衬砌结构
弯矩最小化
上软下硬复合地层
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职称材料
考虑环向接头影响的盾构管片受力特性试验研究
被引量：
18
2
作者
周宇航
石钰锋
+3 位作者
钟广
时智广
刘浩晨
张涛
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期3758-3767,共10页
目前,国内外盾构隧道模型试验研究大多只将环向接头影响考虑为接头处的刚度折减,并未考虑管片在接头处的非连续性,然而相关研究表明,管片接头非连续性对盾构管片受力特性存在不可忽略的影响。为此提出一种“弹簧+螺栓型”接头模型,通过...
目前,国内外盾构隧道模型试验研究大多只将环向接头影响考虑为接头处的刚度折减,并未考虑管片在接头处的非连续性,然而相关研究表明,管片接头非连续性对盾构管片受力特性存在不可忽略的影响。为此提出一种“弹簧+螺栓型”接头模型,通过对该模型接头、原型管片接头、开槽型管片接头进行接头刚度折减、非连续性因素下的等效假设理论分析,开槽接头模型能准确代表接头刚度折减、设计接头模型能同时代表接头刚度折减以及接头非连续性的等效条件。在满足上述等效条件的情况下,分别对均质圆环隧道、开槽管片环隧道和设计管片环隧道进行覆土堆载试验,试验结果表明:接头刚度折减对管片结构收敛变形、截面弯矩极值及分布影响很大,但其对管片轴力影响很小;接头非连续性对管片结构收敛变形、截面弯矩极值有较大影响,但对管片截面弯矩分布和管片轴力影响较小。同时由试验数据分析可知,由于管片环向接头的存在使得弯矩分布重新调整,弯矩包络图呈现为“花生形”,且接头布置越密集调整得越厉害,这种情况使得部分管片区域及环向接头处弯矩降低,但管片最大弯矩值反而有所提高。
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关键词
盾构隧道
模型试验
环向接头
接头刚度
管片内力
等效假设
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职称材料
盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法
被引量：
6
3
作者
唐检军
周宇航
+1 位作者
石钰锋
袁月
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2022年第7期1187-1195,共9页
由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂,使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此,提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头,并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连...
由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂,使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此,提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头,并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连接接头的轴向、剪切及弯曲刚度进行计算分析。通过对比分析可以得出设计管片模型接头与原型管片螺栓连接接头的等效条件,在满足上述等效条件的情况下,经相似关系换算可认为缩尺模型管片接头刚度与原型管片接头刚度满足试验设定的相似关系。最后,采用堆载试验对模型管片进行可行性验证。经理论分析及模型试验表明:提出的盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法可使模型接头刚度等效于原型管片接头,能较为全面地满足模拟原型管片的要求。
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关键词
盾构隧道
缩尺试验
相似理论
管片接头
接头刚度
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职称材料
题名
上软下硬复合地层基于衬砌结构弯矩最小化的隧道横断面优化设计
1
作者
张慧鹏
张涛
石钰锋
赖世华
刘巍
机构
南昌
轨道
交通集团
有限公司
华东交通大学
轨道
交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室
华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室
中铁二院华东勘察设计
有限
责任
公司
南昌轨道房桥建材有限公司
出处
《城市轨道交通研究》
北大核心
2024年第8期186-191,199,共7页
基金
国家自然科学基金面上项目(42177162)
江西省重点基金项目(20202ACB202005)。
文摘
[目的]为有效防止隧道衬砌破损及渗漏水,对上软下硬复合地层隧道横断面进行衬砌结构弯矩最小化设计研究。[方法]根据复合地层隧道围岩压力特点及合理假设,提出软土-硬土及土-岩两类复合地层隧道衬砌结构荷载作用模式。基于最理想的零弯矩复合地层隧道优化思路,建立隧道横断面半结构力学模型,计算得出零弯矩隧道横断面合理轴线方程,以及复合地层分界线处及隧道横断面水平中线处直径解析表达式。简述了复合地层隧道横断面弯矩最小化设计流程。[结果及结论]软土-硬土隧道零弯矩横断面合理轴线呈梨形,土-岩隧道零弯矩横断面合理轴线呈类马蹄形;实际工程可基于隧道横断面合理轴线方程,通过综合评估和加权平均法来确定隧道横断面设计所需关键参数,从而设计出新型上软下硬地层隧道横断面,以期最大限度减少复合地层隧道横向变形。
关键词
轨道交通
隧道横断面
衬砌结构
弯矩最小化
上软下硬复合地层
Keywords
rail transit
tunnel cross-section
lining structure
bending moment minimization
upper-soft lower-hard strata
分类号
U452.29 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
考虑环向接头影响的盾构管片受力特性试验研究
被引量：
18
2
作者
周宇航
石钰锋
钟广
时智广
刘浩晨
张涛
机构
华东交通大学土木建筑学院
江西省地下空间技术开发工程研究中心
南昌
轨道
交通集团
有限公司
南昌轨道房桥建材有限公司
中铁二院华东勘察设计
有限
责任
公司
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期3758-3767,共10页
基金
南昌轨道交通集团有限公司科研项目(2020HGKYB009)
国家自然科学基金资助项目(42177162)。
文摘
目前,国内外盾构隧道模型试验研究大多只将环向接头影响考虑为接头处的刚度折减,并未考虑管片在接头处的非连续性,然而相关研究表明,管片接头非连续性对盾构管片受力特性存在不可忽略的影响。为此提出一种“弹簧+螺栓型”接头模型,通过对该模型接头、原型管片接头、开槽型管片接头进行接头刚度折减、非连续性因素下的等效假设理论分析,开槽接头模型能准确代表接头刚度折减、设计接头模型能同时代表接头刚度折减以及接头非连续性的等效条件。在满足上述等效条件的情况下,分别对均质圆环隧道、开槽管片环隧道和设计管片环隧道进行覆土堆载试验,试验结果表明:接头刚度折减对管片结构收敛变形、截面弯矩极值及分布影响很大,但其对管片轴力影响很小;接头非连续性对管片结构收敛变形、截面弯矩极值有较大影响,但对管片截面弯矩分布和管片轴力影响较小。同时由试验数据分析可知,由于管片环向接头的存在使得弯矩分布重新调整,弯矩包络图呈现为“花生形”,且接头布置越密集调整得越厉害,这种情况使得部分管片区域及环向接头处弯矩降低,但管片最大弯矩值反而有所提高。
关键词
盾构隧道
模型试验
环向接头
接头刚度
管片内力
等效假设
Keywords
shield tunnels
model tests
circumferential joints
joint stiffness
tube sheet internal forces
equivalent assumptions
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
盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法
被引量：
6
3
作者
唐检军
周宇航
石钰锋
袁月
机构
南昌
轨道
交通集团
有限公司
华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室
江西省地下空间技术开发工程研究中心
南昌轨道房桥建材有限公司
出处
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2022年第7期1187-1195,共9页
基金
南昌轨道交通集团科研项目(2020HGKYB009)
国家自然科学基金面上项目(42177162)。
文摘
由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂,使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此,提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头,并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连接接头的轴向、剪切及弯曲刚度进行计算分析。通过对比分析可以得出设计管片模型接头与原型管片螺栓连接接头的等效条件,在满足上述等效条件的情况下,经相似关系换算可认为缩尺模型管片接头刚度与原型管片接头刚度满足试验设定的相似关系。最后,采用堆载试验对模型管片进行可行性验证。经理论分析及模型试验表明:提出的盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法可使模型接头刚度等效于原型管片接头,能较为全面地满足模拟原型管片的要求。
关键词
盾构隧道
缩尺试验
相似理论
管片接头
接头刚度
Keywords
shield tunnel
scale reduction test
similarity theory
segment joint
joint stiffness
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
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
上软下硬复合地层基于衬砌结构弯矩最小化的隧道横断面优化设计
张慧鹏
张涛
石钰锋
赖世华
刘巍
《城市轨道交通研究》
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
考虑环向接头影响的盾构管片受力特性试验研究
周宇航
石钰锋
钟广
时智广
刘浩晨
张涛
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
18
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法
唐检军
周宇航
石钰锋
袁月
《隧道建设（中英文）》
CSCD
北大核心
2022
6
在线阅读
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职称材料
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