盾构管片钢板加固接头试验对比分析

随着我国地铁运营线路的不断增多,盾构隧道的加固维修工作也逐步增加。常用的管片加固方法为粘贴钢板加固。为研究不同参数对钢板加固纵缝接头受力性能的影响,以钢板加固盾构隧道纵缝接头为试验对象,开展不同形式下钢板加固纵缝接头的足尺试验。试验结果表明：增加锚栓排数不影响钢板加固管片的破坏机理,增加钢板厚度影响钢板加固管片的破坏机理;对钢板加固管片,增加锚栓排数和钢板厚度均能够提升接头的承载能力。     

钢管混凝土加固盾构隧道管片接头受力性能试验研究

管片接头是盾构隧道结构的薄弱部位,对结构的综合性能起着控制作用。为了研究其受力性能,开展了8个足尺管片接头试件在正、负弯矩作用下的静力试验,其中4个试件采用钢管混凝土加固,另外4个为对比试件(2个采用传统钢板加固,2个未加固),得到了正、负弯矩作用下不同试件的破坏模式;在用钢量相近的条件下,对钢管混凝土加固和传统钢板加固进行了比较,考察了钢管混凝土截面高度对加固效果的影响。研究表明：正、负弯矩作用下,钢管混凝土加固均能显著提升管片接头的受力性能;正弯矩作用下,钢管混凝土的加固效果全面优于传统钢板加固效果;负弯矩作用下,钢管混凝土加固试件的接头张开量在化学锚栓断裂之前明显小于传统钢板加固试件的;钢管混凝土的截面高度从45mm增至60mm,加固效果并未进一步提升。     

考虑碳化的地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学模型研究

长期服役的地铁盾构隧道内表面混凝土会产生碳化现象,从而改变纵缝接头的受力性能。针对地铁盾构隧道服役期混凝土碳化典型工况,考虑接缝面细部构造、正常及碳化混凝土不同非线性受力特性、接缝面接触特性以及螺栓预紧等因素,构建可以表征接缝面混凝土压碎、螺栓屈服以及接头极限状态的纵缝接头抗弯力学模型,并结合纵缝接头抗弯足尺试验对碳化后地铁盾构隧道纵缝接头的力学性能进行对比分析,验证工程设计适用性。研究结果表明：采用全积分形式进行纵缝接头混凝土本构关系运算,适用研究混凝土碳化的影响;负弯矩作用下,内表面边缘混凝土接触之前,混凝土碳化无明显的影响;接触之后,随着碳化厚度增加,螺栓应变、接缝张开量及压缩量等最大值均增大,极限弯矩也相应增大,但增幅不断减小;轴力不会对碳化后的纵缝接头力学性能产生明显耦合影响。     

青草沙水源地原水工程输水隧道单层衬砌管片接头荷载试验研究

纵缝转角刚度、纵缝（环缝）剪切刚度和弯矩传递系数是盾构隧道衬砌结构计算模型中的关键参数，历来是本领域研究的重点和热点。结合青草沙水源地原水工程，通过管片接头 原型荷载试验 ，对上述关键计算参数进行研究。试验结果表明正弯矩作用下接头转角刚度符合双直线模型，负弯矩作用下转角刚度近似成线性，而且不同的接头构造情况下纵缝转角刚度值和其变化规律不同。在纵缝和环缝剪切试验中，管片间的错动随荷载变化过程分为 3 个阶段，其中错动主要发生在第二阶段。弯矩传递试验表明弯矩传递系数随着荷载的增大而减小。并且当纵缝转角刚度较大时，弯矩传递系数较小，反之亦然。最后结合试验结果，给出了盾构隧道衬砌结构计算模型关键参数具体取值范围和一些 有益 的结论，以供盾构隧道衬砌结构设计计算参考。     

直接剪切型锚栓钢板在加固混凝土构件中的应用

采用专利技术直接剪切型锚栓钢板加固方法,在施工工艺和安装方法、加固性能等方面完全不同于普通化学锚栓,具有很高的技术含量。文章从加固构件和钢材表面处理、钢筋扫描、打孔及清孔、钢板临时固定、直接剪切型锚栓安装、钢板周边封缝、压力灌注结构粘钢胶、结构胶固化、防火、防腐等方面进行了阐述,使混凝土构件满足技术要求和标准。     

界面处理对FRP加固钢筋混凝土梁承载力的影响

以梁跨度、配筋率为参数,利用5组试件对比研究了界面凿毛对纤维增强聚合物(FRP)加固钢筋混凝土梁极限弯矩的影响。结果表明:混凝土界面凿毛后的FRP加固梁的极限弯矩要小于砂轮打磨梁的极限弯矩,并且随着梁跨度的增大,砂轮打磨梁与凿毛梁的极限弯矩差值增大;随着配筋率的增大,砂轮打磨梁与凿毛梁的极限弯矩差值减小。     

天津滨海Z2号线盾构隧道接头螺栓比选及抗弯刚度研究

针对不同形式螺栓接头,充分考虑复杂接缝间的不连续性及接头预紧力,以天津滨海Z2号线盾构隧道管片纵缝为研究对象,分析比较了直螺栓、斜螺栓和弯螺栓三种接头在不同弯矩和轴力条件下对管片接缝力学性能的影响。根据分析结果给出了三种螺栓接头的适用性,以及三种螺栓接头在不同埋深、弯矩作用下的抗弯刚度建议值。研究结果表明:螺栓形式对螺栓最大受力位置影响很小;螺栓拉应力和接缝张开量随轴力的增大而减小,但接头抗弯刚度均随之增大;螺栓拉应力、接缝错台量和张开量随弯矩的提升而增大,但接头抗弯刚度随之减小。     

全装配下沉式楼板锚栓式连接面内抗剪性能研究

全装配下沉式楼板是一种新型干式楼盖体系,其楼板与钢梁之间、楼板与楼板之间分别以锚栓连接。以应用于楼板与楼板间的锚栓式连接为研究对象,以锚栓式连接的锚栓直径、强度、间距和边距,连接钢板厚度和锚固长度,板缝宽度,连接凹槽深度,以及连接钢板与混凝土间的摩擦系数为参数,通过对其进行平面内剪切荷载作用下的数值模拟分析,研究连接细部构造对其面内抗剪强度和刚度的影响。分析结果表明:连接钢板锚固长度不宜小于12倍的钢板厚,连接凹槽深度宜取板厚的50%,锚栓间距宜取3倍的锚栓直径,锚栓边距宜取2～3倍的锚栓直径,板缝宽度不宜超过20 mm。     

大直径盾构隧道新型纵缝接头抗弯性能试验研究

纵缝接头是盾构隧道受力性能的薄弱部位,管片接头的形式直接影响盾构隧道的力学性能。目前国内的盾构隧道纵缝接头使用的连接件多为螺栓,新型纵缝接头使用了一种新的连接件—滑入式连接件,此种接头在大直径盾构隧道中的受力性能有待研究。本文以新型纵缝接头为研究对象,针对两种不同型号的滑入式连接件,采用模型试验的方法探究了大直径盾构隧道新型纵缝接头的受力性能,通过理论分析计算了新型纵缝接头的极限承载力,并比较分析了传统螺栓纵缝接头和新型纵缝接头的受力性能。结果表明：新型接头衬砌管片的薄弱部位在连接件周围的混凝土区域;滑入式连接件的型号直接影响新型纵缝接头的受力性能,两种接头中连接件尺寸较大的接头转角刚度相较于连接件尺寸较小的接头转角刚度增加了7.2～169.5%,极限承载能力增加了69.9%;新型纵缝接头比螺栓接头有更高的转角刚度,受力性能更好,适用于大直径盾构隧道。     

盾构隧道纵缝接头抗弯计算模型研究

针对不设传力衬垫的盾构隧道纵缝接头,基于已有的管片接头抗弯性能试验的结果,首次提出与接头应力相关的刚度折减系数的概念,并给出其取值经验的公式。在此基础上推导纵缝接头转角弯矩关系的显式解析公式,可直接应用于盾构隧道的结构受力分析。所推导的解析公式可以较好地反映接头轴力对其抗弯力学行为的影响,描述管片接头抗弯刚度随转角增大而减小直至破坏的整个过程。与管片接头足尺试验结果的对比表明,该解析解与试验结果吻合得较好,有重要的工程应用价值。     

梁侧锚贴钢板加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

针对结构加固实践中,当梁底面有障碍物而无法进行加固时,本文提出了在梁侧面设锚栓固定钢板加固。通过对比试验研究,分析了钢板高度、锚栓间距、卸荷/非卸荷等因素对加固效果的影响规律。研究结果表明:锚贴钢板加固可显著提高梁的极限承载力,有效地减小构件的挠度,钢板能至始至终与梁协同工作,未发生剥离破坏;卸荷与非卸荷加固对加固效果基本无影响;建议加固钢板取梁高的1/2,锚栓间距以取200mm为宜。     

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...     

外贴CFRP板加固锈蚀钢板疲劳性能试验研究

为研究外贴CFRP板对锈蚀钢板疲劳性能的影响,开展16个CFRP板加固锈蚀钢板试件的疲劳拉伸试验,研究锈蚀程度、CFRP刚度、CFRP预应力度、端部锚固及疲劳应力幅对CFRP板加固锈蚀钢板疲劳破坏模式、疲劳寿命及裂纹扩展规律的影响。研究结果表明,外贴CFRP板可以显著提升锈蚀钢板疲劳寿命,对质量损失率为9.38%、13.39%、16.61%及21.24%的锈蚀钢板,端部锚固条件下双面粘贴CFRP板加固试件疲劳寿命相对于未加固试件分别提高了18.4倍、9.3倍、8.9倍及11.4倍;加固方式对疲劳加固效果影响显著,端部锚固可以有效延缓黏结界面失效,增大CFRP板加固刚度或采用预应力加固均可显著降低裂纹扩展速率。     

轻骨料混凝土锚固化学锚栓拔出承载能力试验研究

我国《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2013)并未对化学锚栓在轻骨料混凝土中的使用做出规定,国内外也缺少相关研究,制约了化学锚栓的应用。为研究拔出破坏模式下轻骨料混凝土锚固化学锚栓的抗拉性能,本文采用通丝及倒锥形化学锚栓,设计并进行了11组静力约束抗拉试验,分析化学锚栓直径、锚固深度、化学锚栓类型等因素对轻骨料混凝土中化学锚栓抗拉性能的影响。通过试验结果可以发现,后锚固化学锚栓的破坏模式包括胶-混界面破坏、胶-筋界面破坏、锚栓钢材破坏和劈裂破坏;倒锥形化学锚栓的承载力较通丝化学锚栓低,易发生胶-筋界面破坏,而通丝化学锚栓易发生胶-混界面破坏;通丝化学锚栓的平均粘结强度随锚固深度增大而增大,与化学锚栓的直径相关性不大,抗拉承载力均随锚固深度和直径的增加而增大。     

地铁盾构隧道衬砌结构变形及破坏探讨

盾构隧道衬砌结构的变形与破坏模式受接头的力学性能控制,但目前国内地铁盾构隧道接头形式多样,不同形式的接头对整环结构受力性能的影响机理还不清晰。基于足尺试验,分别研究单环、多环的国内典型地铁直螺栓接头衬砌结构、弯螺栓接头衬砌结构、快速接头衬砌结构的受力性能,对比分析其正常运营状态的变形、周边扰动下的破坏模式与极限承载力。结果表明：①通缝拼装盾构隧道衬砌结构的性能由纵缝接头性能决定,提高纵缝接头延性可使结构破坏模式从接头处连接件脆性断裂转变为结构整体失稳;②错缝结构性能取决于环间相互作用强弱,随着环间相互作用的增强,结构首个塑性铰位置从纵缝接头向管片本体转移;③可通过环间、环内的协调设计,优化结构正常运营状态基本受力性能,提高结构极限承载力并使结构发生延性破坏。     

超大隧道衬砌管片接头力学性能试验研究

国内超大隧道衬砌管片试验已进行过整环试验,文中介绍的超大隧道衬砌管片接头足尺试验在国内尚属首次.与以往隧道衬砌管片接头试验不同的是,在错缝夹片试验基础上首次增加了环缝接头剪切试验.文章简要介绍了超大隧道衬砌管片接头力学性能的试验方法,包括管片直接头试验和管片错缝夹片试验的加载装置、测试内容、试验工况等.通过试验数据分析得到隧道衬砌纵缝抗弯刚度在不同弯矩、轴力组合下的变化规律以及环缝的径向、切向剪切性能,试验结果可用于指导同类衬砌管片参数设计.     

预制槽型拼装综合管廊横向接头受弯性能分析

预制槽型拼装综合管廊在横向由上下两个槽型预制构件通过预应力筋连接而成.为研究其横向接头的受弯性能,建立了考虑拼缝构造影响的横向接头受弯性能有限元分析模型,通过与试验结果的对比分析,验证了该分析模型的合理性.在此基础上,通过改变预应力大小,分析了拼缝界面压力大小对接头受弯性能的影响规律.结果表明:拼缝界面压力对接头受弯破...     

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。     

叠合加固预制空心板界面粘结性能试验研究

预制空心板空心率大,板顶混凝土厚度小,无法使用常规界面处理方法对其进行叠合加固.对9组混凝土推出试件(共27个试件)进行新旧混凝土界面剪切试验,研究几种界面处理措施下预制空心板叠合界面的粘结性能,同时研究尼龙锚栓应用于预制空心板叠合加固的可行性.结果 表明,人工凿毛并辅以尼龙膨胀锚栓的界面处理措施可以满足叠合界面的规范...     

锚固钢板加固钢筋混凝土板受弯承载力分析

通过对锚固钢板加固的破坏机理分析,分析了钢筋混凝土板加固的计算方法。锚固钢板加固时,钢板的宽厚、锚栓的间距和锚固方式决定了加固板的破坏模式:弯曲破坏和钢板剥离破坏。锚栓能保证钢板和钢筋混凝土板共同工作,锚固钢板加固能大幅提高板的极限承载力。