大口径急曲线钢筋混凝土顶管管节接缝张开量分析

大口径急曲线顶管工法在我国首次使用，在国际上也很少见。本文介绍管节接缝张开量的监测方法，并利用梁-接头不连续模型对其进行模拟分析。实践证明，该模型能比较真实地模拟顶管施工中管节接缝张开情况。     

盾构隧道密封垫长期防水性能预测的试验研究

为了建立盾构隧道弹性密封垫橡胶的老化系数模型,开展热氧加速老化试验. 该模型采用伸长率与应力的比值作为性能劣化指标,可以预测橡胶在不同温度和时间状态下的性能,对密封垫的长期服役状态进行预测. 通过一系列水密性试验,研究密封垫防水能力受服役时间和张开量的影响规律. 研究结果表明,橡胶的拉伸强度在老化前期受拉断伸长率变化的影响迅速下降,后期主导因素转变为拉伸模量;老化系数随着时间的增加而持续下降,但下降速度逐渐减小,最终服役百年后的老化系数为0.364;密封垫耐水压折减系数随着张开量的减小而降低,总体上小于老化系数. 基于试验结果,建立以服役时间和张开量为自变量的耐水压折减系数的预测公式.     

水下盾构对接拆机后管片应力松弛控制措施研究

盾构对接技术凭借其“相向掘进、地中对接、洞内解体”等技术特点,在水下盾构隧道施工中的应用愈加频繁,由于技术尚不完善,盾构拆机导致的掌子面失稳和管片衬砌应力松弛等问题亟待解决。依托某海底隧道工程,针对盾构地中对接管片槽钢加固技术展开研究,建立了管片衬砌壳 连接器模型,通过在环间预留间隙实现了管片环缝的模拟,计算了管片环之间的连接强度,能够详细模拟不同荷载下的环缝张开量。以环缝张开量为判断标准,对比分析了加固范围、槽钢数量和槽钢型号等因素对加固效果的影响,研究结果表明：随着加固环数的增多,最大轴向位移和环缝张开量均呈现先减下后增加的趋势;随着槽钢的数量增多、型号变大,最大轴向位移和环缝张开量逐渐减小,减小趋势逐渐放缓,离盾尾较远的管片环加固效果相对较弱。     

深切槽段冲刷对越江盾构隧道纵向变形影响计算

河床深切槽段的冲刷淤积使得越江隧道纵向荷载十分复杂,影响隧道纵向变形。基于南京地铁越江隧道工程,研究不同冲刷深度、深泓位置引起的盾构隧道纵向变形行为。采用有限元建立计算模型,得到不同工况下隧道纵向的变形情况,根据变形曲线计算隧道的曲率半径和隧道环缝的张开量。结果表明:1)变形后隧道的曲率半径及环缝最大张开量与冲刷深度及冲刷范围相关,冲刷的范围越大,隧道的回弹量也越大,相应的曲率半径也越小,环缝张开量越大;冲刷深度越大,曲率半径越小,环缝张开量越大。2)环缝最大张开量位置在深泓位置附近。3)在隧道变坡点附近,环缝张开量明显大于前后直线段的张开量,设计时应尽量避免变坡点位置在深泓摆幅范围内。     

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。     

海底盾构隧道纵向地震反应特征的子模型分析

考虑海床土体的空间不均匀性、动力非线性特性和海底盾构隧道管环间纵向螺栓连接等因素,提出了基于子模型技术的长大隧道纵向地震反应广义反应位移法,研究了不同地震动作用下隧道管环间的张开量和地震应力分布特征。结果表明：①基于子模型技术的广义反应位移法建模简单,能合理地考虑土与隧道结构的动力相互作用效应对长大隧道结构纵向地震反应的影响;采用压力-过盈模型和黏结模型表征管环间纵向连接螺栓的作用,可较合理地描述相邻管环间的非连续变形特性。②隧道穿越软硬土层交界处的管环张开量较大;基岩峰值加速度相同时,低频发育的Darfield地震动作用引起的管环张开量明显较之高频发育的Iwate地震动作用时的大,且基岩峰值加速度为0.2g和0.4g的Darfield地震动作用下局部位置的管环间张开量超过防水允许限值。③不同频谱特性的基岩地震动作用下管环地震应力分布差异较大,Iwate地震动作用时基岩隆起区域靠近管环顶部处的地震应力较大;Darfield地震动作用时隧道穿越软硬土层交界处及砂土透镜体附近的管环地震应力较大。     

温度梯度下水泥混凝土路面接缝张开量数值分析

为了分析水泥混凝土路面在不同结构组合和材料参数下的接缝张开量变化情况,通过三维有限元数值方法,建立接缝模型,量化分析了各因素对接缝张开量的影响,表明温度梯度、基层模量、面板长度以及面板厚度对接缝张开量的影响显著,接缝张开量与温度梯度呈对数关系,与基层模量呈乘幂关系,与面板长度和面板厚度呈指数关系.基于前述分析,回归出综合考虑4因素的接缝张开量模型公式,并利用实测数据对其进行修正,从而为水泥混凝土路面接缝设计和填缝料选用提供参考依据.     

盾构隧道先隧后井工法对管片张开量影响的研究

为了研究盾构工程先隧后井施工法对盾构管片张开量的影响,在不易实测及不能通过试验获取的前提下,采用大型有限元分析软件对盾构施工过程进行三维弹塑性数值模拟,结合典型工程实例,分析先隧后井施工引起的管片张开量及其主要影响范围;分别探讨土体力学性质、土层局部加固及地下水位对管片张开量的影响。计算结果表明:先隧后井施工法引起管片张开,影响范围主要体现在距离工作井连续墙5环管片长度内,施工防渗分析可着重考虑近工作井4个接头处。管片张开量随着土层刚度的增大而减小,但不受土体强度指标的影响。对于先隧后井盾构施工可通过局部加固来有效地减小管片的张开量,进而防止渗漏。管片以上地层水位的存在对工作井相邻5环管片张开量影响显著,但水位的高低对张开量影响很小。建议采用先隧后井盾构施工时,对邻近连续墙5环管片长度范围内进行局部加固,以确保隧道施工运营安全。     

盾构隧道整体纵向抗震性能分析及减震措施

文章以某盾构隧道工程为例,探讨了盾构隧道整体纵向抗震性能及减震措施,对有限元进行了分析,提出了盾构隧道减、隔震的控制措施,包括隧道隔震、柔性减震节点。     

软土地铁隧道纵向不均匀沉降导致的管片接头环缝开裂研究

地铁通车运行后,会因多种原因产生盾构隧道纵向不均匀沉降,诸如列车振动、渗漏、土体不均匀性等。隧道纵向过大,不均匀沉降会严重影响地铁的运行安全。基于某地铁隧道的纵向沉降实测数据,分析了纵向沉降对隧道结构安全性的影响。首先用抛物线分段模拟了隧道的纵向变形,得出了隧道纵向变形曲率;然后以等效轴向刚度模型为基础,建立了隧道纵向变形曲率与隧道管片接头环缝张开量之间的关系。通过对计算结果的分析,可较全面地了解整个隧道的纵向沉降以及隧道管片环缝张开量的现状,从而为软土隧道的运营阶段维护、改善结构和防水设计、施工方法等提供依据。