石家庄地铁盾构隧道管片结构设计计算研究

管片是盾构法施工中隧道的重要组成构件,是控制隧道工程造价和隧道结构安全的重要因素。以石家庄地铁1号线某盾构区间为例,通过运用目前国内外地铁盾构区间管片设计中常用的计算理论——修正惯用法和梁-弹簧模型法,进行盾构管片的内力分析。结果表明:结构配筋数量主要受裂缝宽度的控制;修正惯用法计算结果受整体折减系数影响较大,其计算结果偏保守。     

地铁单线盾构隧道管片衬砌合理厚度的探讨

目前我国地铁区间单线盾构隧道的外径为6．0m左右、采用钢筋混凝土平板型管片，其厚度为30cm和35cm两种。本文采用梁-弹簧模型对不同拼装方式下两种不同厚度的管片结构进行了力学分析。经过比较分析，得出管片衬砌的合理厚度和在不同管片拼装方式下的一些力学规律，可供有关工程设计时的参考。     

地铁单线盾构隧道管片衬砌合理厚度的探讨

目前我国地铁区间单线盾构隧道的外径为 6 .0m左右、采用钢筋混凝土平板型管片 ,其厚度为 30cm和 35cm两种。本文采用梁—弹簧模型对不同拼装方式下两种不同厚度的管片结构进行了力学分析。经过比较分析 ,得出管片衬砌的合理厚度和在不同管片拼装方式下的一些力学规律 ,可供有关工程设计时的参考     

盾构隧道衬砌结构内力计算方法的对比分析研究

在对目前国内外盾构隧道衬砌结构设计中普遍采用的惯用法、修正惯用法、多铰圆环法和梁-弹簧模型计算法进行详细介绍的基础上,以南京地铁南北线为研究对象,运用不同设计方法对盾构隧道在不同埋深下的管片环最大变形量、轴力、弯矩、剪力、螺栓剪力等的大小、分布规律及影响因素进行了系统研究,深入探讨了设计方法对盾构隧道衬砌结构设计所造成的影响.     

水位对盾构隧道管片结构内力影响研究

当水位处于盾构隧道断面内时,管片侧向水平荷载分解为矩形荷载、满跨(跨高等于隧道直径)三角形荷载、非满跨三角形荷载3部分,已有修正惯用法对第三部分荷载只能作近似处理,导致计算结果有误差。首先针对此荷载做如下处理:理论推导管片在其作用下的内力弹性解和按面积等效原则将其荷载集度换算为对应满跨时荷载集度,并用于计算水平地基反力及其作用下的管片内力;然后利用推导公式并结合已有修正惯用法针对国内4种典型盾构隧道,分析了不同覆土条件下水位变化对管片内力的影响,得出其变化规律,可为盾构隧道结构设计提供借鉴。     

错缝拼装下管片宽度对盾构隧道力学行为的影响

采用可以考虑管片接头力学性能的壳-弹簧计算模型,对错缝拼装下具有不同管片宽度厚度的盾构隧道的力学性能进行了模拟分析。根据管片接头的受力平衡条件与变形,推导了管片接头转动弹簧刚度与轴向弹簧刚度的关系。基于环向接头的无量纲转动弹簧系数对计算模型的参数进行了统一,从而使各个数值分析模型的结果具有可比性。对壳-弹簧模型的计算结果与传统梁－弹簧模型的结果进行了对比分析,分析结果表明随着管片宽度的增加,二者解析结果的差呈现出递增趋势。依据壳-弹簧模型的计算结果,将弯矩在管片方向上进行精细化分析,研究表明弯矩在管片宽度方向上的分布是非均匀的,在管片端部有集中的现象。根据管片宽度与弯矩分布的关系,建立了弯矩集中度的概念,提出了管片边部强梁的优化配筋方案。     

软硬地层条件下盾构隧道管片衬砌力学分析

分析隧道底部切入基岩不同深度时盾构隧道管片结构内力和变形,结果表明随着岩层厚度的增大,弯矩、剪力和变形先增大后减小,而轴力变化不大;当岩层厚度相同时,错缝拼装的弯矩和剪力比通缝拼装的要大而变形要小、轴力变化不大,故设计时隧道底部岩层厚度应控制在1/4D以内或3/4D以上。     

盾构隧道管片受力与变形研究

文章结合上海地铁M9线工程实例,借助有限元法对不同拼装方式下地铁区间盾构隧道通用管片结构进行力学行为分析.结果表明:管片结构在不同拼装方式下的力学行为是不相同的,与拼装类型、分析目标环的环向和纵向接头的位王、封顶块的位置有关.对通、错缝拼装隧道衬砌使用阶段的受力及变形进行了对比分析,得出了一些有益的结论,为设计施工提供参考.     

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。     

不同盾构管片计算软件的比较与应用

随着城市轨道交通的迅速发展,盾构法施工技术的应用越来越广泛,但在盾构隧道管片计算方法及计算软件的选择应用方面,还没有达成统一。从两种常用的盾构管片计算分析软件——同济曙光盾构隧道分析软件与火炬软件入手,采用较为合理的计算模型,结合实际工程资料,进行盾构管片结构内力计算分析比较。通过比较分析两种软件的建模方式、考虑的荷载工况及计算结果的异同,提出关于盾构管片计算方法方面的建议,为更合理地选择盾构管片计算软件提供参考。分析结果显示,同济曙光盾构隧道分析软件在软件建模、荷载工况设置以及结果分析上都更有优势。     

Automatic Segment Assembly Robot for Shield Tunneling Machine

Abstract: Tunnels are formed with the aid of precast reinforced-concrete segments. Erecting and positioning such segments using conventional erectors is tough and hazardous work. Labor-saving automation has long been awaited. Our development of an automatic segment assembly robot that manipulates approximately 5-ton weight segments to form a 9.5-m-diameter ring should help the situation. The robot has already found use in a 600-m-long tunnel construction site in Tokyo. High-precision assembly is achieved thanks to a light-section method that applies laser-slit lighting and to digital servo technology. The benefit of automation tied in with a manual-remote hybrid control system reduces assembly time.     

地铁盾构施工安全作业支持系统研究

从当前城市轨道交通迅猛发展的趋势出发,分析了盾构法适用于隧道建设的优势以及施工管理难点,并对已有盾构施工信息管理系统综述其优劣势。通过调研武汉三阳路越江隧道项目的安全施工需求,研发了地铁盾构施工安全作业支持系统。本文首先介绍了系统采用的Browser/Server(B/S)网络架构概念,进一步阐述系统结构框架、开发平台与技术,并对本系统主要功能做了详细介绍,即：多项目管理、盾构施工记录在线填报、盾构参数远程监控、盾构参数分析、时间统计等。本系统已实地部署武汉三阳路越江隧道项目现场,对辅助盾构安全施工和项目管理起到了积极作用,在实践中取得了较好的效果。     

盾构用管片运转系统介绍及应用

对盾构法施工重要工序的管片运转系统组成、特点和工作流程进行介绍,为系统适用性选型提供理论依据.依托现有应用,对单管片吊机及管片喂送系统进行了分析设计,并叙述了其设计准则,为设计的可靠性和安全性提供强有力理论基础.     

北京地铁盾构选型分析

介绍了盾构选型的基本原则和主要步骤,并结合北京地铁7号线某区间隧道实例具体分析了如何进行盾构的选型,并在一定程度上综合对比了土压平衡盾构和泥水平衡盾构的优缺点及2种盾构的发展趋势。     

地铁盾构区间岩溶处理

广州地铁隧道以盾构施工为主,在岩溶发育地段施工存在较大的安全隐患,容易使盾构机下部土体不稳定而塌陷,导致突水、突泥和盾构机具陷落等事故,从而引发严重的安全事故,后续处理非常困难.在岩溶地区兴建地铁隧道工程尤其应进行专门的基础处理,文中介绍广州地铁五号线草暖公园至小北站盾构隧道溶洞处理实例并进行分析研究.     

地铁盾构穿越江底的施工控制技术

上海轨道交通13号线世博园站～卢浦大桥站区间盾构需穿越黄浦江,施工难度与风险较大.根据工程实际施工情况,着重介绍了盾构在江底段推进过程中的施工技术措施,确保了盾构安全穿越黄浦江.     

盾构法施工中隧道管片开裂原因分析及应对措施

钢筋混凝土管片作为盾构隧道最基本的结构单元,管片的质量关系到隧道的整体质量和安全,影响隧道的防水及耐久性能。管片生产中,施工工艺的选取对管片的质量尤为重要;隧道施工中由于管片运输、拼装不当,管片结构受力不均以及管片上浮、错台等均可能引起管片缺陷的产生。分析了盾构法施工中隧道管片破损、开裂产生的原因,探讨了其应对措施。     

浅谈地铁盾构管片拼装质量控制措施

管片拼装是地铁盾构施工的一个重要工序,每环管片由6块按一定顺序由管片拼装机拼装而成,管片拼装质量是影响整个隧道工程质量的关键因素。文中介绍了地铁盾构隧道管片拼装步骤,并结合深圳地铁二号线登良站～后海站～科苑站区间管片拼装施工,提出管片拼装质量控制措施。     

广州地铁5号线急转弯段盾构掘进及管片选型

广州地铁5号线大坦沙南-中山八站段采用盾构法施工,右线急转弯段曲率半径290m,左线210m,接近盾构的极限能力,施工困难.结合铰接装置、千斤顶、仿形刀等的应用,严格控制盾尾间隙和千斤顶行程差,考虑盾构姿态和隧道设计轴线,合理进行管片选型.并根据管片钟点特征计算管片选型导致的位置和角度改变量,明显改善了隧道工程施工质量.     

软土地铁盾构隧道环缝张开可靠度分析

软土地铁盾构隧道运营后,受各种内外部因素影响,隧道产生较大的不均匀沉降,进而产生不同程度的环缝张开,严重影响运营安全。在综合考虑隧道衬砌几何尺寸、纵向曲率半径及沿隧道纵向抗压抗拉刚度比基础上,同时考虑认识不确定性及随机不确定性,通过区间Monte Carlo抽样模拟计算环缝张开的失效概率区间。讨论了环缝失效概率随不同纵向曲率半径及衬砌环沿隧道纵向不同抗压抗拉刚度比的变化情况,定量化的得到两者在一定失效概率区间下的控制范围。为地铁运营养护决策的制定、优化结构和防水设计提供依据。