错缝输水盾构隧道衬砌力学性能试验研究

针对三门核电站二期取排水盾构隧道工程设计问题,通过接头足尺试验,研究错缝拼装管片的受力性能,包括极限承载能力和破坏模式,利用单环压弯试验进行对比分析,探讨错缝与通缝衬砌在受力性能上的区别.主要结论为:(1)一般负弯矩纵缝接头处的弯矩传递系数相对较大;(2)对错缝拼装的衬砌而言,环缝和管片本体的破坏更易发生,而不会先发生...     

基于最小二乘法的盾构隧道洞门钢环测量及数据处理

基于准确有效地测量盾构隧道洞门钢环圆心坐标的目的,以某地铁工程盾构钢环实际测量作业为背景,提出了一种全站仪结合最小二乘空间拟合进行盾构隧道洞门钢环测量及数据处理的方法.经工程实例验证,该方法可行且准确.结果显示,该方法克服了钢环圆心坐标难以直接测取的困难,在一定程度上降低了测量环境对工作的制约,使得工作效率得到了提高.     

盾构衬砌环开裂后的应力与变形分析

结合运营盾构隧道实例,建立了衬砌环开裂后三维非线性有限元计算模型;结构计算模型采用实体单元,衬砌结构裂缝及接头作用分别用古德曼(Goodman)单元及组合弹簧模拟,应用有限元程序GTS分析荷载作用下带裂缝衬砌结构的应力与变形情况,且与衬砌结构不考虑裂缝影响力学性能进行了对比,最后用实测数据验证了数值分析结果。结果表明:考虑衬砌环带裂缝模型可以有效地分析结构的应力和变形性质,可作为衬砌结构开裂后力学性能分析手段;衬砌结构开裂后对结构受力与变形影响较小,主要集中在裂缝周围小区域内,即对承载力影响较小,主要考虑对耐久性的影响。     

上海软土地区地铁盾构隧道衬砌环间变形

工程实践发现,盾构隧道的纵向变形特征主要表现为环缝张角或环间错台。通过对上海软土地区通缝拼装地铁盾构隧道同时出现张角和错台情况下衬砌环间变形机理的研究,给出了变形各阶段拱底管片环缝张开量的计算方法;同时基于地铁隧道衬砌结构的防水要求,建立了四种不同工况下环间密封垫变形的计算公式,并以上海轨道交通八号线某盾构隧道为分析对象,得出了相应密封垫张开量和错台量的控制指标。通过分析计算结果发现,相对仅发生错台现象,环间转动和错台的同时发展,将加剧衬砌结构的破坏程度,使密封垫更快失去防水作用。     

盾构隧道衬砌环轴线偏差计算方法研究

软土地区快速轨道交通盾构隧道具有线路控制更加严格,施工质量及线路精度控制难度更大等特点。为快速准确地计算盾构隧道衬砌环的轴线偏差,首先,基于一般形式的地铁线路线形,以隧道里程为纽带,对隧道设计轴线的三维坐标进行了解算;其次,采用二分法,通过不断迭代给出衬砌环偏差计算点对应隧道设计轴线的理论位置,进而提出衬砌环平面和高程偏差的计算方法;最后,结合天津市滨海新区轨道交通Z2线线路资料,给出衬砌环偏差计算的过程及结果。     

盾构隧道钢板加固衬砌管片环缝抗剪性能数值模拟研究

盾构隧道环缝相邻管片之间的错台变形,加剧了运营隧道结构所面临的风险。采用外置钢板对已经发生错台变形的环缝处相邻管片进行加固是一种可取的错台变形控制措施。采用有限元数值模拟的方法,建立了盾构隧道管片环缝钢板加固的三维数值分析模型,在此基础上设计并开展了钢板加固管片环缝数值模拟试验。根据数值模拟试验结果,首先分析了外荷载作用下管片接缝错台变形的发展规律,通过螺栓与管片内的应力分布及发展模式解释现象发生的原因;然后,通过对比未加固与钢板加固接缝管片错台变形随荷载增大的发展情况,对该加固方法对错台变形的控制效果进行量化讨论;最后,分析了当接缝发生错台变形时钢板与管片间连接界面的应力分布规律,揭示了加固钢板与管片之间的传力机制,据此对实际盾构隧道加固工程提出指导性建议。     

运营地铁盾构隧道钢板加固设计与施工

盾构隧道结构受地面堆卸载、周围土体、地下水位、结构腐蚀等外力作用而出现各种病害,为确保盾构隧道结构安全,必须进行加固补强,文中介绍针对某地铁区间隧道盾构管片开裂渗漏采取的钢板加固设计与施工过程。     

既有地铁隧道旁盾构钢套筒接收技术研究

钢套筒接收成功在富水岩溶地层实现了盾构安全接收,避免了涌水等安全事故。本文根据钢套筒接收施工情况,对钢套筒的设计制作、组装密封、填料及接收进行了详细的介绍,并总结了钢套筒接收施工的重点注意环节：钢套筒接收施工时要保证套筒与洞门衔接时中线重合度,钢套筒密封性和材料填充的均匀度对提高接收的成功率极为重要。     

大直径盾构隧道环缝剪切机理研究

依托上海虹梅南路隧道工程,建立了大直径盾构隧道局部环缝数值模型,从径向顺剪、径向逆剪、切向剪切三方面,研究了螺栓在环缝剪切过程中的受力机理,并定量获得环缝错台—位移曲线,为类似问题的研究积累了经验。     

波纹钢加固盾构隧道结构破坏机制的足尺试验研究

文章以在具有9 cm收敛变形的盾构隧道上进行波纹钢加固为背景,对超载工况下波纹钢加固盾构隧道结构的力学性能进行了足尺试验研究。具体介绍了试验方案设计,提供了结构变形、界面剪切、界面剥离、波纹钢应变的发展情况和破坏过程等试验结果,并对加固结构的受力特点和破坏机制进行了分析。试验结果表明：波纹钢是一种有效的盾构隧道加固方法。在试验工况下能够承担4.5 m的上覆土增量荷载。波纹钢加固结构的主要破坏原因为波纹钢-管片粘结界面的破坏。界面破坏可分为界面剪切与界面剥离两种类型,均主要发生在转动变形较大的隧道顶部、腰部纵缝附近。     

盾构隧道穿越海堤环向受力案例分析

浙江沿海火力发电厂比较常见的是采用海水循环冷却的方法为发电机提供热交换,循环水管道一般采用盾构隧道。在新建工程的盾构隧道建设中,普遍会遇到隧道穿越新建海堤引起的管片变形受力问题。本文以浙江六横电厂排水隧道工程为例,采用数值分析的方法,通过对排水隧道穿越海堤段进行三维实体建模,分析评价了该段管片相互连接螺栓的受力、变形及稳定性,为项目设计提供依据。     

盾构隧道负环管片拆除时机分析

采用理论的方法建立了管片与土体之间的摩擦力计算模型,尝试利用该计算模型确定负环管片拆除的时机,并通过南京市纬三路过江隧道工程实例进行了计算,验证了该模型确定负环管片拆除时机的适用性。     

隧道衬砌混凝土高温后力学性能试验研究

对三种隧道衬砌混凝土材料,即C50普通混凝土、CF50钢纤维混凝土和PC50聚丙烯纤维混凝土经历不同高温后的力学性能进行了试验研究,探讨了三者高温后的主要力学指标-峰值应力、峰值应变和弹性模量的变化规律,给出了相应的回归公式,同时还通过对比分析,总结了升温速率和冷却方式对三者的影响.这些结论为隧道衬砌结构抗火分析、设计以及火灾后的评价等提供了理论依据.     

带裂缝的盾构隧道衬砌力学模型研究

盾构隧道管片裂缝是影响结构性能与安全的主要病害之一,本文提出在盾构隧道梁-弹簧计算模型中,在裂缝位置处添加代表裂缝的弹簧单元来模拟裂缝的作用,并据此建立了带裂缝的盾构隧道衬砌力学模型.以上海长江隧道为工程背景,分析了典型断面发生一条和多条宽O.5mm.深15mm裂缝情况下的结构受力,发现裂缝的产生会一定程度上使附近区域的弯矩卸载,但这种作用只是局部的,对结构稍远处的弯矩影响不大,在局部均布五条裂缝情况下,裂缝截面附近弯矩比正常情况下减少了30%,此时结构已经产生了很大的变形(隧道横向收敛变形从38.6mm增加到43.9mm),故对于裂缝要引起充分重视,避免多条裂缝出现.     

盾构隧道管片衬砌壳-弹簧计算模型研究

针对现有盾构隧道管片衬砌计算模型存在的问题,对管片接头的力学特性进行了分析。认为管片的接头实际应包括管片接缝和对应手孔间的管片部分,采用点弹簧模拟管片接头力学特性实际上是夸大了端部管片的刚度。提出了基于壳-弹簧模式的管片结构的整体环-纵向非连续计算模型,改进了接头的模拟方法。该模型将管片接缝以及对应手孔间管片部分视为一个受力整体,其宽度约为对应手孔之间的弧长,并提出了该接头抗弯刚度的定义方式。由于该模型考虑了管片接头的整体性,计算得到的内力值比梁-弹簧模型计算结果更加准确,且可反映管片结构纵向的受力特征。     

既有盾构隧道修复加固技术研究综述

盾构隧道运营过程中会受损发生病害,对盾构隧道修复加固技术的研究,有利于减少事故发生。根据加固措施进行的位置不同,可将加固措施分为内部加固和外部加固。内部加固可分为内张钢圈加固法、黏贴复合腔体加固法、芳纶布加固法、碳纤维布加固法等;外部加固为侧向注浆加固法等。本文对发展概况及研究进展进行了综述,分析其作用机理和优缺点等,对未来的研究方向提供了一些建议。     

盾构衬砌整环破坏机理研究

以某盾构衬砌整环原型试验作为研究对象,利用提出的接头和管片破坏指数对盾构衬砌环的破坏机理进行了研究,研究表明：①接头破坏指数和管片破坏指数以及开裂弯矩等指标可以对盾构衬砌的实际受力状态进行追踪,可以阐述、解释盾构衬砌环的破坏机理；②对于本文所依据的盾构原型试验而言,盾构衬砌环破坏历程是由接头开始开裂、管片开始开裂、首个管片塑性铰形成、接头开始屈服（接头开始丧失承载力）、多个管片塑性铰形成、整环承载力丧失等阶段构成；③多个塑性铰的形成是导致盾构环承载力丧失的直接原因,塑性铰开始位置、发展顺序取决于关键截面及其排序情况。     

地铁盾构隧道整环衬砌结构三维有限元分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS建立地铁盾构隧道整环衬砌结构的三维有限元模型,计算分析衬砌环在试验荷载工况下的荷载—变形关系曲线、变形过程中隧道管片的内力发展过程;计算分析试验荷载工况下衬砌环直径变形量发展至一定收敛限值时,进行钢板加固,并继续计算完成荷载-变形全过程关系曲线、变形过程中隧道管片的内力发展过程。通过与试验结果的对比分析,有限元计算结果与试验结果两者的变化规律是一致的;计算结果在反映结构应力/应变分布规律方面有重要参考作用。