热力耦合荷载下盾构隧道管环试验装置研制及应用

发布时间：2020-12-22 08:21

　　随着盾构隧道建设规模的快速扩大,其在施工期和运营期的安全性在评价隧道工程技术水平方面占有举足轻重的地位。加强隧道的防灾减灾研究是保证隧道结构安全性、减少灾害发生引起人员伤亡和经济损失的有效措施。因此,开展火灾高温荷载作用下隧道衬砌的力学特性研究是非常有必要的。开展高温条件下盾构隧道衬砌结构的力学特性研究,分析其应力、变形规律及破坏特征,可为盾构隧道的设计、施工及养护提供理论依据。但是,目前关于隧道火灾高温条件下力学特性的研究多限于数值方法,尚缺乏便于操作和可靠的试验装置、完善的试验标准和合理、有效的试验方法。因此,研发可施加热力耦合荷载的盾构隧道管环结构试验装置是非常必要的。本文在前人研究成果的基础上、综合相关学科的理论知识,研制了能够开展热力耦合荷载下盾构隧道管环试验研究的装置。具体工作如下:参考已有的研究成果确定了将试验装置分为静力加载系统和温度荷载加载系统两大系统的研制思路;利用数值方法分析得到了管环试验装置静力加载系统中试验荷载加载圆心角的选用原则,并将整套静力加载系统设计为可灵活改变试验加载方式的形式,同时提出了根据具体试验搭建隧道管环试验装置温度荷载加载系统的试验设置方法;... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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常见复合管片

天津大学硕士学位论文，采用有限元进行数值计算也是一种有效的计算手段。.5 地基抗力通常考虑地基反力的方法有两种：一种认为地基反力与顶层位移无关为地基反力从属于地层位移，此时采用温克尔等假定，把地基反力看成结构向地层方向变形时产生的反力。在此不作赘述。3 隧道衬砌结构力学模型及其内力计算方法前文已经提及，衬砌结构截面设计方法主要有惯用法、修正惯用法、多和梁-弹簧模型法四种。其中，惯用法和修正惯用法采用的荷载体系如图以惯用法为例简单介绍隧道衬砌结构的内力计算方法。

(a)普通测试 (b)高精度测试图 2-4 管片弯矩和轴力测试方法2.2.2 足尺结构试验大多数原位测试试验是在隧道建设中开展的试验，这就将结构极限承载力等破坏性试验排除在试验测试内容之外，使得科研人员无法全面了解衬砌结构性能，无法依靠原位测试试验研究隧道管片的裂缝开展规律，无法研究衬砌结构的连续性倒塌规律等等。足尺结构试验通过设计合理的试验加载装置来模拟隧道的实际受力情况，通过设置合理的加载方案来分析不同衬砌结构在不同围岩压力下的承载性能和破坏机理。总而言之，足尺结构试验是全面了解衬砌结构性能的有效手段。合理的试验加载装置是开展隧道衬砌结构试验的关键。从尺寸上来讲，工程中常用的小直径地铁盾构隧道直径在 6 米左右，管片幅宽一般为 1.5 米，针对这样大尺寸的结构开展足尺结构试验存在试验设备复杂、试验荷载加载大、结构变形大以及试验过程控制难度大等问题。根据国内外研究成果[77-93]，已有的隧道衬

【参考文献】：
期刊论文
[1]类矩形盾构隧道结构整体安全性试验与分析[J]. 柳献,叶宇航,刘震,杨志豪,朱瑶宏.  中国公路学报. 2017(08)
[2]盾构隧道结构计算分析方法研究[J]. 何川,张景,封坤.  中国公路学报. 2017(08)
[3]盾构管片力学性能试验平台研究[J]. 韩兵.  施工技术. 2017(12)
[4]不同拼装方式下盾构隧道管片衬砌受力与破坏模式模型试验研究[J]. 王士民,申兴柱,何祥凡,姚佳兵.  土木工程学报. 2017(06)
[5]火灾下隧道结构温度特性及力学行为分析[J]. 沈奕.  现代隧道技术. 2016(06)
[6]高轴压作用下盾构隧道复杂接缝面管片接头抗弯试验[J]. 封坤,何川,肖明清.  土木工程学报. 2016(08)
[7]盾构隧道双层衬砌结构受力现场监测试验研究[J]. 阳军生,肖小文,张聪,邹志林,张学民,梁奎生,刘洪震.  铁道工程学报. 2016(07)
[8]盾构隧道钢混复合管片的力学性能试验（英文）[J]. 张稳军,金明明,苏忍,张高乐,孔恒,小泉淳.  中国公路学报. 2016(05)
[9]杭州环北大直径泥水盾构隧道下穿高铁桥涵的实测分析[J]. 高东奇,廖少明,张迪,门燕青.  隧道建设. 2016(04)
[10]水下盾构隧道管片衬砌结构渐进性破坏机理模型试验研究[J]. 王士民,于清洋,彭博,徐国文.  土木工程学报. 2016(04)

博士论文
[1]盾构隧道混凝土管片构件抗火性能试验及模拟分析研究[D]. 郭信君.中南大学 2013
[2]隧道火灾烟气的温度特征与纵向通风控制研究[D]. 李立明.中国科学技术大学 2012
[3]大直径越江盾构隧道管片结构理论分析及其工程应用研究[D]. 姜安龙.同济大学 2007
[4]隧道衬砌结构火灾高温力学行为及耐火方法研究[D]. 闫治国.同济大学 2007
[5]基于壳—弹簧模型的盾构衬砌管片受力特性研究[D]. 黄正荣.河海大学 2007
[6]地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]. 仇文革.西南交通大学 2003

硕士论文
[1]大直径原型三环盾构管片衬砌结构火灾条件下试验研究[D]. 王虎.北京交通大学 2016
[2]盾构隧道复合管环结构的受力变形特性分析[D]. 苏忍.天津大学 2016
[3]小曲率半径转弯段盾构施工隧道特性研究[D]. 苏文渊.华南理工大学 2014
[4]隧道火灾衬砌结构热力受损规律研究[D]. 熊珍珍.中国矿业大学 2014
[5]狮子洋水下盾构隧道错缝式拼装管片衬砌结构的原型试验[D]. 邹育麟.西南交通大学 2010
[6]狮子洋隧道通缝式拼装管片衬砌结构的原型试验研究[D]. 夏松林.西南交通大学 2010
[7]上海长江隧道衬砌整环结构力学性能研究[D]. 闫思凤.同济大学 2008
[8]上海长江隧道衬砌结构整环试验与研究[D]. 王彪.同济大学 2007
[9]不同拼装方式下管片结构的力学行为研究[D]. 张少辉.西南交通大学 2004
[10]长大公路隧道火灾研究[D]. 闫治国.西南交通大学 2002



本文编号：2931450