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沉管隧道接头在压-扭-剪组合条件下的力学性能分析

发布时间:2018-06-25 14:32

  本文选题:沉管隧道 + 接头 ; 参考:《隧道建设》2017年03期


【摘要】:接头是沉管隧道中最薄弱并且非常关键的部位,其力学性能直接影响整条沉管隧道的安全性与水密性。目前研究仅限于沉管接头的压缩、压弯和压剪等简单荷载工况,未对组合工况如压-扭-剪工况进行过研究。以红谷隧道工程为背景,基于三维精细化建模技术,通过有限元软件ABAQUS建立了表征沉管隧道接头性能的力学模型,并考虑不同材料的非线性本构模型,开展了沉管隧道接头在压-扭-剪组合条件下的力学性能模拟研究,并与压-剪组合条件下的力学性能进行对比了分析。通过数值模拟计算揭示了沉管接头GINA橡胶止水带超弹性材料的特性及水密性,并得到了接头在压-扭-剪组合条件下的水平荷载-位移曲线,从而获得了接头的扭剪刚度和极限承载力,表明接头在压-扭-剪工况下的抗剪强度比压-剪工况下的抗剪强度小。同时,对混凝土及钢剪力键进行局部分析,得到其在压-扭-剪组合条件下的受力特性,并预测了剪力键可能的破坏模式。研究结果可为今后沉管隧道接头设计提供参考。
[Abstract]:The joint is the weakest and most important part in the immersed tunnel, and its mechanical properties directly affect the safety and watertightness of the whole immersed tunnel. At present, the research is limited to simple load conditions such as compression, bending and compression shear of immersed pipe joints, but has not been studied under combined conditions such as pressure-torsional shear conditions. Taking Honggu tunnel engineering as the background, based on the three-dimensional fine modeling technology, the mechanical model of the joint performance of immersed tunnel is established by the finite element software Abaqus, and the nonlinear constitutive model of different materials is considered. The mechanical properties of the joint of immersed tunnel under the combination of pressure-torsion and shear are studied and compared with those under the combination of compression and shear. The hyperelastic material characteristics and watertightness of the Gina rubber water-proof belt are revealed by numerical simulation, and the horizontal load-displacement curves of the joints under the conditions of pressure-torsion shear combination are obtained. Thus, the torsional shear stiffness and ultimate bearing capacity of the joint are obtained. It is shown that the shear strength of the joint under the pressure-torsional shear condition is smaller than that under the pressure-shear condition. At the same time, the local analysis of concrete and steel shear bond is carried out, and the stress characteristics of concrete and steel shear bond under the combined compression torsion shear condition are obtained, and the possible failure modes of the shear bond are predicted. The results can be used as a reference for the design of tunnel joints in the future.
【作者单位】: 南昌市政公用投资控股有限责任公司;同济大学地下建筑与工程系;
【基金】:国家自然科学基金项目(51208296,51478343) 上海市科学技术委员会(13231200503) 上海市教育发展基金会资助(13CG17)
【分类号】:U459.5

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本文编号:2066333

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