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纵向力作用下的盾构隧道管片结构纵向弯曲变形性能研究 被引量：3
1
作者 鲁选一 封坤 +4 位作者 漆美霖 郭文琦 何川 肖明清 王均勇 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期205-216,共12页
为探明盾构隧道在纵向力作用下的纵向弯曲变形性能,以武汉两湖隧道工程(东湖段)为背景开展了管片结构纵向模型试验,对隧道的竖向位移与纵向应变进行了研究,探明了纵向力对盾构隧道纵向弯曲变形性能的影响。研究结果表明:纵向力能够提高... 为探明盾构隧道在纵向力作用下的纵向弯曲变形性能,以武汉两湖隧道工程(东湖段)为背景开展了管片结构纵向模型试验,对隧道的竖向位移与纵向应变进行了研究,探明了纵向力对盾构隧道纵向弯曲变形性能的影响。研究结果表明:纵向力能够提高隧道的纵向抗弯刚度,其对纵向抗弯刚度的提升作用随竖向荷载的增加呈先增大后减小的趋势。以竖向荷载分别为3200 kN、9600 kN、16000 kN为例,当隧道从无纵向力作用到竖纵荷载比K分别为0.56、1.67、2.78时,隧道的最大竖向位移分别减少了45.5%、56.8%、62.7%,而竖向荷载为22400 kN、K为3.89时仅减小了23.5%。管片结构纵向刚度有效率随竖向荷载的增加而减小,根据减小的程度可分为3个阶段:第一阶段为刚度弱化阶段;第二阶段为刚度稳定阶段;第三阶段恢复至刚度弱化阶段。纵向刚度有效率同时受竖向荷载与纵向力共同的影响,且当竖向荷载一定时,竖纵荷载比越小,隧道的纵向刚度有效率越大,当竖向荷载为22400 kN、竖纵荷载比K从35减小至3.89时,隧道的纵向刚度有效率减小了16.2%。以跨中横截面为例,隧道横截面的中性轴在竖向荷载的作用下会随着隧道的变形而上移,增加纵向力能使中性轴下移并趋近于拱腰位置。该文试验所得纵向刚度有效率在无纵向力时与现有模型试验结果相近,在考虑纵向力后大于现有研究结果,纵向刚度有效率应考虑残余纵向力的影响,建议取值为0.218~0.696。 展开更多
关键词 盾构隧道 管片结构 纵向刚度有效率 模型试验 弯曲变形
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不同内部结构类型对盾构隧道纵向力学性能的影响 被引量：3
2
作者 王均勇 封坤 +3 位作者 孙文昊 鲁选一 郭文琦 漆美霖 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第11期100-107,共8页
为研究不同内部结构类型对盾构隧道纵向力学性能的影响,以济南黄河隧道和武汉两湖隧道(东湖段)为工程依托,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立三维实体精细化数值模型,研究公轨合建型内部结构和双层公路型内部结构对隧道变形、刚度及受... 为研究不同内部结构类型对盾构隧道纵向力学性能的影响,以济南黄河隧道和武汉两湖隧道(东湖段)为工程依托,利用大型通用有限元软件ABAQUS建立三维实体精细化数值模型,研究公轨合建型内部结构和双层公路型内部结构对隧道变形、刚度及受力的影响。研究结果表明:(1)内部结构能显著提高隧道纵向刚度,隧道考虑公轨合建型内部结构后,跨中位移最大减小了39.3%,考虑双层公路内部结构后,跨中位移最大减小了28.4%;(2)两种类型内部结构对通缝拼装隧道刚度提升更明显,且公轨合建型内部结构提升效果优于双层公路型,对于通缝与错缝两种拼装方式的隧道,其纵向刚度有效率考虑公轨合建型内部结构后分别提高了15.1%~64.8%和11.7%~30.6%,考虑双层公路型内部结构后分别提高了17.5%~39.6%和12.5%~30%;(3)内部结构在盾构隧道中能够起到承载作用;(4)内部结构变形以错台、张开为主,且内部结构连接点处应力值较大,在实际工程中应谨慎选择连接方式。 展开更多
关键词 盾构隧道 数值计算 内部结构 纵向刚度有效率 纵向力学性能
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考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能研究 被引量：7
3
作者 鲁选一 封坤 +4 位作者 漆美霖 肖明清 何应道 张亮亮 李春林 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第1期107-114,共8页
盾构隧道朝着超大断面发展,其内部结构形式愈加复杂多样化,内部结构对盾构隧道纵向力学性能的影响值得探讨。为研究考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能,以济南黄河隧道为工程背景,建立31环考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道... 盾构隧道朝着超大断面发展,其内部结构形式愈加复杂多样化,内部结构对盾构隧道纵向力学性能的影响值得探讨。为研究考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道纵向力学性能,以济南黄河隧道为工程背景,建立31环考虑公轨合建型内部结构的盾构隧道三维有限元实体模型,以集中力的形式作用在第16环管片环进行加载。结果表明:盾构隧道考虑内部结构后,通缝拼装隧道和错缝拼装隧道纵向刚度有效率分别提高21.4%~61.9%和14.3%~35.3%,说明内部结构能够有效提高盾构隧道的纵向刚度;通缝拼装隧道和错缝拼装隧道加载环最大Mises应力分别减小61.3%和69.2%,说明内部结构能够起到承载作用;隧道管片与内部结构会发生应力集中现象;错缝拼装形式有利于减小内部结构在纵向上的位移变形,同时内部结构的侧墙在施工时应尽可能保证混凝土的密实。 展开更多
关键词 盾构隧道 公轨合建隧道 内部结构 三维数值模型 刚度有效率 纵向力学性能
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螺栓失效对盾构隧道管片纵缝接头抗弯性能的影响研究
4
作者 漆美霖 封坤 +2 位作者 郭文琦 鲁选一 何川 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期128-137,共10页
为探究盾构隧道在螺栓失效后或在特殊条件下无法安装螺栓时管片接头的抗弯性能,以济南黄河隧道为工程背景,基于ABAQUS建立大直径盾构隧道管片有无螺栓接头的三维精细化数值计算模型,分析管片接头在有无螺栓连接情况下受正弯矩和负弯矩... 为探究盾构隧道在螺栓失效后或在特殊条件下无法安装螺栓时管片接头的抗弯性能,以济南黄河隧道为工程背景,基于ABAQUS建立大直径盾构隧道管片有无螺栓接头的三维精细化数值计算模型,分析管片接头在有无螺栓连接情况下受正弯矩和负弯矩作用时接缝面张开角、抗弯刚度、螺栓应力随接头内力的变化以及接头受压损伤规律。结果表明:(1)螺栓失效对于接缝张开角的影响主要体现在接头受力状态的后半段,且接头所受轴力越大,螺栓对于接缝张开角的影响越弱;(2)无螺栓条件下接头的抗弯刚度更小,且负弯矩作用下接头抗弯刚度的降低程度小于正弯矩作用下接头抗弯刚度的降低程度;(3)负弯矩作用下螺栓屈服时的弯矩大于正弯矩作用下螺栓屈服时的弯矩;且接头所受轴力越大,螺栓屈服时所对应的弯矩值越大;(4)高轴压作用下盾构隧道管片受压损伤几乎不受螺栓的影响。 展开更多
关键词 盾构隧道 螺栓 管片接头 三维模型 抗弯性能
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