地基沉降对沉管隧道节段接头剪力键力学性能影响研究

为了更全面地了解地基沉降对沉管隧道节段接头剪力键力学性能影响情况,以港珠澳沉管隧道工程为背景,系统开展了两种不同沉降工况下几何相似比为1∶4.69的大型模型试验,并利用有限元对实际沉管节段进行数值模拟,研究了地基沉降下节段接头剪力键力学性状和剪力的分布情况。试验结果表明:剪力键应力变化主要影响因素为地基沉降,接头内剪力键的空间组合对应力影响不明显;地基沉降过程中,水平剪力键应力值相对较小;中墙剪力键下部端角先于侧墙剪力键下部端角与剪力键槽挤压,且前者量值大于后者,中墙剪力键下部端角最先受压破坏;接头内剪力键根部剪力分布与剪力键布设方向关系紧密,节段横断面一侧地基下沉对另一侧节段产生横拉效应;同时提出了接头内最大剪力与地基沉降关系方程和各竖向剪力键的竖向剪力承担比例。     

沉管隧道半刚性管节节段接头力学性能数值模拟

接头是沉管隧道受力最薄弱的环节。依托实际工程建立了沉管隧道节段接头三维数值模型,研究了沉管隧道半刚性管节节段接头抗弯及抗剪力学性能,得到了接头受力与变形规律及接头抗弯、抗剪刚度变化规律。研究结果表明：(1)在压弯工况下,节段接头张开量与接头弯矩关系呈现三阶段变化规律,当接头张开量小于0.1 mm时,其抗弯刚度约占本体刚度的49%～87%,当接头张开量大于1 mm时,其抗弯刚度不足本体刚度的10%,初始预应力损失导致接头抗弯性能降低;(2)压剪工况下的接头抗剪性能主要由节段之间端面混凝土摩擦力提供,设置剪力键传力垫层可充分发挥节段接头端面混凝土摩擦抗剪力,提高接头整体抗剪性能;(3)在压弯工况下传力垫层不影响接头转动,而弯剪受力模式降低了传力垫层总受压荷载。     

节段预制拼装箱梁剪力键受力性能研究

标准化节段预制拼装箱梁相对于传统现浇箱梁,能够极大地提高施工质量及施工进度。剪力键是节段预制拼装箱梁的重要传力构造。该文基于实际的工程项目,分析了节段预制拼装箱梁不同位置剪力键的受力性能差异及不同键齿数量条件下的剪力键受力性能差异。     

大型沉管隧道柔性接头受力分析

橡胶止水带是沉管法隧道接头联接中的关键技术,GINA止水带的问世,使得水力压接法广泛应用于管节的联接并使水下沉管隧道的建设有了巨大发展。天津海河隧道采用沉管法施工工艺,隧址位于8度区的软土地基上,管段接头在各种不利工况下的稳定性是整个工程安全的关键问题之一。依托天津滨海新区中央大道海河隧道工程,采用大型有限元软件Hypermesh,分析了沉管柔性接头在各种工况下的受力情况,对于GINA止水带的选型具有较强的指导意义。     

沉管隧道接头研究

本文主要论述了沉管隧道接头的功能、类型和特点、适用条件     

沉管隧道大比尺管节接头压弯试验研究

沉管隧道接头遭遇地震作用时,会发生压弯变形,而接头刚度最能表征其变形规律。目前,缺少沉管隧道接头力学性能试验数据,同时设计或计算分析采用的接头刚度模型没有充分的验证。根据接头构造设计特点,进行几何比尺为1∶10的大比尺管节接头压弯试验,研究接头在轴向压力为500 k N下的弯曲变形规律。试验结果表明,随着轴向压力的增加,接头轴向压缩刚度有明显的增加;随着弯矩的增大,接头转角呈非线性增长,与此同时接头张开量呈反对称变化;卸载后接头存在一定的轴向和弯曲残余变形。     

沉管节段接头剪力键三维数值力学特性研究

基于ANSYS有限元软件,构建沉管节段三维数值模型,在节段接头处定义接触单元,采用只受压的杆单元模拟橡胶支座,并定义其为双折线材料。调节沉管下部土层的弹性模量与泊松比,模拟沉管隧道在不均匀荷载及沉降条件下的纵向弯曲与扭转工况。通过分析节段接头剪力键的应力及剪力分布特征,研究沉管接头剪力键在上述工况下的受力特性。并将数值结果与大比例尺节段接头剪力键模型试验结果相对比。主要结论:两类工况中,竖向剪力键承担了几乎全部的竖向剪力,但对水平方向的抗剪基本不起作用,而水平剪力键在两类工况中都产生了水平剪力;扭转工况中,地层较软一侧竖向剪力键剪力较大;在剪力键端头角点及与节段衔接处局部应力较大。     

沉管隧道大比尺管节接头力学性能试验简介

<正>目前沉管隧道试验数量少且规模小,同时设计或计算分析釆用的管节接头刚度模型没有得到充分的验证。为了准确地获取管节接头压弯力学参数,了解管节接头在受到轴向压力和水平弯矩下的变形规律,该试验对几何比例尺为1:10的管节接头进行了压弯力学性能试验。     

沉管隧道接头构件耐火试验研究

本文依托国家科技支撑计划项目,自行设计建设了高温烧蚀试验平台,并采用C50混凝土制备接头试验构件(管节接头与节段接头),结合沉管隧道接头特点,用剪力键与特制Ω止水带装配试验构件,然后采用不同耐火保护方案进行构件的高温烧蚀试验。通过试验,得出了在HC或RABT升温曲线下,受火2 h时,满足耐火目标的沉管隧道接头耐火保护技术推荐方案,同时,还根据试验中反映出来的一些问题,对实际工程提出了一些实用性的建议,可为相关的科研及实际应用提供参考。     

沉管隧道接头预埋件施工关键技术

沉管隧道在施工过程中,管段的连接是关键工序之一,而管段接合构造复杂、体量大,为保证连接质量,必须严格控制接头预埋件施工质量。文章以佛山市汾江路南延线公铁合建沉管隧道施工为例,介绍了接头预埋件的种类和设计施工原则,阐述了几种大型接头预埋件制作安装施工技术。旨在通过把控时机、选择工艺和检验措施等方面保障管段接头的质量和安全。     

沉管隧道接头水平压弯数值模拟研究

以红谷隧道为例,通过有限元软件建立精细化的沉管隧道管节及接头的力学模型,研究分析了接头在水平压弯情况下的力学性能,结果表明:接头转角随弯矩的增大而增大,随轴向压力的增大而减小;接头水平抗弯刚度随轴压力的增加而增大。     

大型沉管隧道管段接头防水试验研究

针对沉管隧道管段接头首道防线，也是最重要的防线—GINA止水带的防水性能，进行了一系列试验，包括了应力-压缩变形试验、水密性试验等，并对试验结果进行了分析、总结。期望通过此项研究，对今后类似的大型沉管隧道管段接头的试验、设计、施工有所帮助。     

沉管隧道接头竖向压剪力学性能研究

沉管隧道法如今已经受到许多国家的关注,并得到了广泛的应用,逐渐成为了水下隧道建设的第一选择。而沉管隧道中,接头是重要的组成部分,同时也是相对薄弱的位置。因此,管节接头的力学性能对沉管隧道结构的安全性有重要影响。本文依靠实际工程背景,根据沉管隧道接头的构造特点,并考虑接头各构件材料的非线性特征,通过有限元软件建立精细化的沉管隧道管节及接头力学模型。研究分析了GINA橡胶止水带的材料特性以及接头竖向钢剪力键在剪切作用力下的受力及变形机制,得到了接头竖向抗剪刚度和在极限荷载作用下剪力键可能出现的破坏模式,并探讨了不同轴向水压力对沉管接头竖向剪切特性的影响。     

沉管隧道接头三维非线性数值模拟

接头是沉管隧道中很薄弱但是非常关键的环节,接头的防水则更是被重点关注的内容。管段的不均匀沉降会导致接头的错位和张开,给接头的安全止水带来很大威胁。采用三维数值模拟方法,考虑接头GINA止水带和管端混凝土的非线性接触,以历年监测数据所反映的沉管位移作为边界条件,分析了沉管隧道接头GINA止水带在接头处于压缩、剪切和扭转等变形及复合状态下的力学性态,得到了接触应力在接头断面上的分布规律。结果表明,GINA止水带渗水接触应力的控制点通常位于GINA止水带截面下缘;接触应力在顶板、底板和侧壁分部较均匀,在转角部位易集中;在现有沉降水平下,接头GINA止水带的安全止水性能是可靠的。     

钢-混组合梁结合段PBL剪力键受力分析

钢-混组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构,其结合段通过PBL剪力键传递受力,是桥梁设计和计算的重点环节。目前对于PBL剪力键的受力计算尚无统一公式,只能在已有的试验基础上对其受力进行有限元分析,探讨PBL剪力键开孔钢板的抗剪承载力和破坏规律等,从而得出相应的荷载-滑移曲线,进而分析试验值、理论公式值和有限元值之间的差异。     

沉管隧道结构纵向受力理论计算模型研究

考虑地基弹性抗力系数K随时间的变化,采用简支梁模型和弹性地基梁—简支梁复合模型,对沉管隧道管节沉放对接阶段结构纵向内力分布进行计算分析。改进半柔半刚性接头等效模型,采用定向支座结合剪切弹簧对接头进行模拟。考虑临时垫块的影响,对现有沉管隧道运营期结构受力计算方法进行修正。依托舟山沉管隧道,对管节结构纵向内力进行分析。研究结果表明:改进的接头模型可实现弯矩传递和两端位移差的限制,具有一定的合理性;某一管节沉放对接完成后,相邻的上一管节临时垫块部位的负弯矩发生较大幅度增大,可能引起该处顶板环向开裂;运营阶段管节临时垫块部位和桩基支承部位的负弯矩较大,需要重点监控。     

海底沉管隧道长期沉降及受力性状研究

在软土地基上,随着沉管隧道的长期使用,沉管隧道结构沿纵向容易发生不均匀沉降,从而在隧道部分及接头处产生较大的应力或位移．以致损坏管段和接头。对沉管隧道结构的受力、变形与沉降的国内外研究进展进行了综述,指出了目前研究的不足之处,提出了该领域中需要重点研究的课题。     

港珠澳大桥沉管隧道预制节段无损检测方法研究

针对港珠澳大桥预制沉管隧道节段进行了混凝土无损检测方法的研究。首先回顾了混凝土表面透气性测量的TORRENT方法、电阻率测量的WENNER方法以及含水率测量的TRAM EX方法的基本原理及无损检测的现场主要影响因素。通过对11个预制管节在3~56 d龄期上的无损检测,分析了混凝土表面透气性、电阻率和表面含水率的统计特征,以及无损检测数据与影响因素之间的相关关系。研究表明:沉管隧道的透气性系数kT较低,56 d测试值的离散性较低,沉管混凝土致密性较高且均一性好;电阻率值ρ离散性较小、数值随龄期稳定增长;kT值和ρ值呈较为稳定的负相关。根据含水率对表面透气性和电阻率的不同影响,提出了用于混凝土质量检验的kT-ρ双参数准则。     

我国内河最大沉管隧道最后一节沉管系泊成功

正目前我国内河在建的最大、最长城市道路沉管隧道——南昌红谷隧道,于2016年8月12日在赣江浮运最后一节沉管,提前2个月实现12节沉管预制、浮运的目标。据了解,南昌红谷隧道主线全长约2 650m,沉管段长1 329m,共12节管段,分2个批次在异地巨型干坞内预制。E11管节作为红谷隧道浮运的最后一节管节,长111 m,宽30 m,高8.3 m,重达2.5万t,历经5个小时出坞、浮运,于12日12时左右     

沉管隧道正常运营阶段横断面受力分析

沉管隧道横断面设计涉及的作用多,工况复杂,运营阶段的内力控制横断面的结构设计。以港珠澳大桥海底沉管隧道为背景,利用有限元软件建立沉管隧道横断面箱形框架结构模型,对沉管横断面在承载能力极限状态和正常使用极限状态下的作用、作用效应和各种下工况的内力进行了计算,分析了各种作用对结构内力影响的大小;探讨了收缩等效降温、梯度温度、高低水位对结构内力和应力的影响;分析了结构最不利内力出现的工况、截面位置、构件破坏形态,为沉管隧道横断面优化设计提供参考。