盾构隧道衬砌设计中几个问题的研究

文中讨论了目前用于软土盾构隧道衬砌设计的多种荷载结构模型及其适用条件 ;对盾构隧道衬砌设计中荷载取值、几何参数、土层力学参数等进行了分析 ,从而得出了一些有助于盾构隧道衬砌设计的建议     

深埋高内水压盾构隧道管片衬砌力学特性足尺试验研究

鉴于目前内水压盾构隧道力学性能的研究尚不充分,未能揭示内水压荷载作用下盾构衬砌的内力与变形等规律,结合上海市拟建设的深埋蓄排水盾构隧道,研发原型管片衬砌加载装置并对内水压盾构衬砌的力学行为开展试验研究。试验结果表明：内水压会显著影响盾构隧道衬砌结构的力学性能,在内水压荷载作用下盾构衬砌环弯矩增大、轴力减小,衬砌环与局部接头变形及螺栓应变均增大,结构安全储备降低。当内水压达0.6MPa时,衬砌环收敛变形约为无内水压作用时的2倍。环间作用增大时错缝拼装衬砌环的抗变形能力及安全储备提高,主要原因是管片接头弯矩向相邻管片截面的传递效应增强。此外,分析了内水压作用时衬砌结构的弯曲刚度有效率与接头弯矩传递系数变化规律及衬砌环收敛变形限值,可为双排螺栓连接的深埋内水压盾构衬砌设计计算参数的选取提供参考。     

深埋黄土盾构隧道围岩压力解析

随着盾构隧道工程的发展,越来越多的深埋黄土盾构隧道逐步出现.对其围岩压力进行准确计算对衬砌设计及服役期的安全评价具有重要意义.围绕深埋黄土盾构隧道围岩压力的计算,考虑盾构隧道衬砌与围岩的径向变形连续条件,基于芬纳公式,推导了盾构隧道衬砌内力、围岩应力及围岩变形的解析解;引入黄土结构性参数,给出了适用黄土盾构隧道的围岩压...     

膨胀岩土地层环状膨胀对盾构隧道衬砌荷载的影响

为了获得膨胀岩土地层环状膨胀产生的膨胀荷载对于盾构隧道衬砌结构内力的影响规律,从理论上推导了岩土环状膨胀引起的附加荷载计算公式, 并利用有限元分析软件ANSYS,建立了膨胀地层隧道模型并进行数值模拟。结合数值分析方法,研究了不同膨胀圈厚度情况下,地层环状膨胀对衬砌结构接触压力增量的影响。研究结果表明,膨胀荷载与岩土膨胀力大小、应力水平、地层抗力、膨胀后岩土的物性参数等因素有关,因环状岩土膨胀引起的衬砌压力增加值小于室内测得的岩土膨胀力;衬砌径向压力增加值与衬砌和深部围岩刚度、膨胀圈厚度成正相关关系;衬砌压力的增加值主要体现在结构轴力上,这对结构受力是有利的,从而轴力成了该结构设计的控制因素。研究成果为盾构隧道结构设计膨胀荷载的取值提供了依据。     

考虑衬砌接头的土-盾构隧道有限元模型初探

本文作者详细推导了由梁单元和衬砌接头单元组成的混合单元的刚度矩阵,形成了考虑衬砌拉头的土－盾构隧道有限元模型。利用有限元法计算了考虑衬砌接头和不考虑衬砌接头两种情况下衬砌的内力和衬砌的变形。由计算可知,衬砌接头对衬砌的轴力和位移影响相对较小,但对衬砌的弯矩影响较大,因此在盾构隧道的抗震设计中必须考虑衬砌接头的影响,否则将使设计趋于保守。     

软土地区既有盾构公路隧道结构损伤成因和表征

随着大量软土地区盾构公路隧道投入运营,隧道结构的损伤问题逐渐显现。介绍了设计、施工、隧道管片生产等因素导致的隧道结构早期性能损伤。同时研究了运营期特殊荷载(加载、卸载、地震、火灾、爆炸、水灾等)导致的隧道结构突发损伤、长期行为引起隧道结构耐久性不足和隧道结构变形等产生的损伤。最后指出盾构隧道结构的病害损伤主要表征在混凝土衬砌、连接螺栓、衬砌接头和路面结构等方面。     

双圆盾构隧道衬砌结构设计及参数研究

评价了盾构隧道衬砌结构设计模型及其发展现状,指出不同计算模型的特点和适用范围,通过上海地铁M8线实际工程对不同计算模型进行了分析和对比,重点讨论了双圆DOT(Double-O-Tube)盾构隧道结构计算中各种设计参数对计算结果的敏感性。研究结果表明,双圆盾构隧道结构计算中,目前常用的几种计算模型(修正惯用法、梁-弹簧模型等)都能满足工程设计的具体要求,关键在于计算参数选择的合理性和匹配性。不同的设计参数对结构计算结果的影响程度各不相同,对于中浅埋双圆盾构隧道,拱背土压力的影响不能忽略,否则计算结果将偏不安全。     

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。     

盾构隧道双层衬砌横向力学结构参数优化研究

随着水下盾构隧道建设及运营环境日益复杂,安全要求日益提高,盾构隧道双层衬砌有望在工程中得到较为广泛的应用。本文依托武汉轨道交通8号线越江隧道工程,采用双层衬砌盾构隧道三维壳—弹簧力学分析模型,研究了不同工况下二次衬砌强度及厚度对双层衬砌内力及变形的影响,并对二次衬砌是否应当配筋的问题进行了探讨。研究结果表明:二次衬砌强度变化对管片衬砌结构内力影响甚微,但二次衬砌弯矩量值略有提高,同时通过提高二次衬砌强度来抑制隧道竖向变形的效果不明显,考虑到工程造价问题,二次衬砌强度不宜过高,取C40为宜;二次衬砌厚度增加对管片横向内力影响甚微,但对其结构受力有不利影响,综合考虑隧道运营期火灾以及列车撞击等因素,二次衬砌厚度取30~40 cm为宜;在外荷载增大情况下,二次衬砌拉应力量值显著增加,超过混凝土规范容许拉应力值,因此,实际工程中建议对二次衬砌进行配筋设计。研究结论可为盾构隧道双层衬砌的设计及施工提供有益的借鉴。     

下穿铁路的盾构隧道管片衬砌内力计算法研究

在对目前国内外盾构隧道衬砌结构设计中普遍采用的自由变形圆环法和弹性地基梁法进行比较分析后,针对盾构隧道下穿铁路,盾构隧道管片衬砌承受列车荷载引起的附加动应力进行了研究,提出了自由变形圆环法与弹性地基梁法相结合,基于弯矩与轴力转换系数的计算新方法计算承受偏应力的管片衬砌内力,同时对上海轨道交通线某下穿工点进行了算例分析.     

盾构隧道衬砌内力计算与管片有限元仿真分析

以南京地铁隧道管片衬砌为例，通过分析盾构隧道衬砌的荷载状况，采用荷载-结构法计算整体式均质圆环截面的内力，并且用ANSYS9．0有限元软件对管片衬砌受力与变形情况进行了仿真分析，比较分析得出一些与实际工况相符的结论。     

广州地铁二号线EPB盾构隧道研究综述

本文在分析、总结国内外相关文献和材料的基础上 ,结合广州地铁二号线首期工程 ,着重分析了盾构隧道掘进机的选型 ;盾构隧道衬砌接头刚度的确定和优化设计 ;盾构隧道衬砌结构的抗震设计分析 ;土压平衡 (EPB)盾构隧道工程信息化施工现场监测技术 ;EPB盾构隧道动态施工全过程三维有限元模拟等急需解决的问题 ,所得到的结果与结论可用于指导盾构隧道的设计和施工     

上海地铁盾构隧道的设计和施工

介绍上海地铁一号线盾构隧道内径选取、结构设计、选型，衬砌环构造型式、隧道防水、以及盾构施工工艺和施工参数，并提出了今后地铁盾构隧道的进一步提高和改进的意见     

广州地铁二号线EPB盾构隧道研究综述

本文在分析、总结国内外相关文献和材料的基础上，结合广州地铁二号线首期工程，着重分析了盾构隧道掘进机的选型；盾构隧道衬砌接头刚度的确定和优化设计；盾构隧道衬砌结构的抗震设计分析；土压平衡(EPB)盾构隧道工程信息化施工现场监测技术；EPB盾构隧道动态施工全过程三维有限元模拟等急需解决的问题，所得到的结果与结论可用于指导盾构隧道的设计和施工。     

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.     

复杂岩层地区盾构隧道结构设计荷载计算方法

以贵阳3号线顺海站—温泉路站区间盾构隧道工程为背景,探讨复杂岩层地区盾构隧道结构设计的荷载计算方法,并基于该方法采用荷载结构模型对隧道衬砌内力进行计算,同时与地层结构模型计算结果进行对比分析,研究结果表明:复杂岩层地区盾构隧道结构设计荷载计算方法能较为真实地模拟岩石地层中盾构隧道的实际受力状态,反映岩石与盾构隧道的相互作用,还能体现盾构隧道由浅埋过渡到深埋后围岩的成拱卸荷效应,计算结果用于结构设计偏于安全。所得结论可为复杂岩层地区盾构隧道结构设计提供参考。     

土层弹性抗力盾构衬砌内力计算分析

以沈阳地铁一号线区间盾构隧道为研究对象,采用考虑地层弹性抗力的修正惯用法和布伽耶娃法对衬砌管片环进行内力计算。探讨了不同计算方法对盾构隧道衬砌弯矩、轴力、剪力的大小和分布规律的影响,得出的结论可为盾构隧道衬砌的设计提供参考。     

地铁大直径盾构隧道管片结构可行性及经济性分析研究

地铁列车在隧道内以不高于100km/h速度运行时产生的隧道通风问题目前已有相当成熟的设计、建设和运营经验。东莞地铁2号线线设计最高速度目标值为120km/h,拟通过增大隧道断面缓解乘客耳鸣现象,为此以蛤陈区间为工程背景,对内径大于5.4m的盾构隧道衬砌结构可行性进行分析,重点以内径6m盾构隧道为例,提出适合2号线的盾构管片结构参数,经比较各种衬砌内径的盾构隧道土建造价,综合工程造价和工期考虑,提出合理的盾构机费用分摊比例。     

盾构隧道通用装配式管片衬砌结构计算分析

采用梁 -非线性弹簧模型 ,对盾构隧道通用装配式管片衬砌在基本拼装方案下各典型计算点进行最大截面内力及变形计算 ,确定管片设计控制荷载点 ;并在通用管片衬砌环布置时可能出现通缝及错缝拼装情况下进行多种方案组合计算 ,进而确定控制管片设计的拼装组合 ,并发现不同拼装组合条件下截面内力及变形的变化趋势     

基于有限元模拟盾构隧道管片加载的研究综述

运营期间地铁盾构隧道受到各种复杂因素影响,容易导致管片破损和开裂,影响隧道的正常运营。采用有限元模拟盾构隧道衬砌受力与变形是一种常见的研究方法。对国内外采用有限元模拟盾构隧道管片的研究现状进行了阐述,根据研究方法将其分为地层-结构模型法(二维和三维计算模型)和荷载-结构模型法(多铰圆环法、梁-弹簧模型法、壳-弹簧模型法和三维实体精细化模型法)两大类,对研究进展进行了综述,指出目前研究存在的不足并作进一步的展望。