盾构下穿施工对既有隧道管片接头力学性能影响机制研究

发布时间：2018-03-13 15:55

  本文选题：盾构隧道　切入点：管片接头　出处：《铁道科学与工程学报》2017年08期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：基于多尺度混合建模技术和非线性接触理论,建立考虑管片接头细部构造和静动应力累积的盾构隧道精细化数值计算模型,研究盾构正交下穿施工扰动下,既有隧道管片结构(含接头)的静动力力学特性。研究结果表明:新建盾构隧道的下穿施工将引起既有隧道管片结构纵向不均匀下沉,并伴有一定的扭转;管片接头变形、螺栓内力和接头混凝土应力均表现出波动性增长,其峰值出现在既有隧道中部及其前后约6 m处;下穿施工扰动下,既有隧道管片拱腰处纵缝接头张开量的增加与拱底环缝接头错台量的增长分别对隧道的防水及螺栓受力不利;螺栓所在位置拉应力集中明显且显著增长,接近管片混凝土极限抗拉强度。在列车荷载作用下,管片接头变形,螺栓内力和管片应力3项指标表现出相似的变化规律,在轮轨经过时,量值迅速增大并产生剧烈波动,其中螺栓剪力和动拉应力在轮轨荷载交替时存在一定叠加效应。
[Abstract]:Based on the multi-scale hybrid modeling technique and nonlinear contact theory, a precise numerical model of shield tunnel with detail structure and static and dynamic stress accumulation of segment joint is established, and the perpendicular tunneling disturbance of shield tunneling is studied. The static and dynamic characteristics of the existing tunnel segment structure (including joints). The results show that the underpass construction of the new shield tunnel will cause the longitudinal uneven subsidence of the existing tunnel segment structure with a certain amount of torsion, and the segment joint deformation, The internal force of bolt and the stress of joint concrete both show fluctuating growth, its peak value appears in the middle of the existing tunnel and about 6 m before and after, and under the disturbance of construction, The increase of the longitudinal joint opening at the arch waist of the existing tunnel segment and the increase of the staggered table quantity of the arch bottom ring joint are respectively unfavorable to the waterproofing of the tunnel and the bearing force of the bolt, and the tensile stress concentration in the location of the bolt is obviously and significantly increased. Close to the ultimate tensile strength of segment concrete. Under the action of train load, the three indexes of segment joint deformation, bolt internal force and segment stress show a similar change law. When the wheel / rail passes, the value increases rapidly and produces violent fluctuation. There is a superposition effect between bolt shear force and dynamic tensile stress when wheel / rail load alternates.
【作者单位】： 中南大学土木工程学院;湖南省第六工程有限公司;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB013802) 国家自然科学基金资助项目(51508575,U1361204) 湖南省创新平台与科技人才项目(2015RS4006)
【分类号】：U455.43

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本文编号：1607084