检索结果-内蒙古大学图书馆

盾构管片衬砌结构力学性能试验发展状况综述

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工程建设标准化 2015年第2期 238-238页

作者：马程昊中国建筑股份有限公司技术中心，北京，101300 中国地质大学北京工程技术学院，北京，100083

盾构法隧道施工技术在城市地下工程建设中的应用越来越广泛，但国内外关于盾构管片衬砌的整体原型试验做得较少。本文详细介绍了盾构管片衬砌试验的加载模式、研究现状、发展趋势，及相应加载设备的设计，希望为今后类似工程试验提供参考。

关键词：隧道工程盾构隧道管片衬砌结构原型试验

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盾构隧道管片衬砌结构稳定性研究

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中国公路学报 2015年第6期28卷 74-81页

作者：郭瑞何川西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

为了给盾构隧道管片衬砌结构的设计与施工提供参考,针对大断面盾构隧道,采用非线性有限元方法分析地层抗力系数、地层侧压力系数、管片接头抗弯刚度以及管片拼装方式对隧道稳定性的影响,并与失稳破坏相似模型试验结果进行比较,提出基于... 详细信息

为了给盾构隧道管片衬砌结构的设计与施工提供参考,针对大断面盾构隧道,采用非线性有限元方法分析地层抗力系数、地层侧压力系数、管片接头抗弯刚度以及管片拼装方式对隧道稳定性的影响,并与失稳破坏相似模型试验结果进行比较,提出基于极限位移和隧道直径变化率的盾构隧道管片衬砌结构失稳破坏判定的建议。研究结果表明:地层条件对隧道稳定性的影响程度最大,管片接头抗弯刚度次之,拼装方式影响最小;地层抗力越小,隧道发生失稳破坏的概率越大,柔性管片接头和通缝拼装方式降低了管片衬砌结构的整体刚度,减弱了隧道的稳定性;管片衬砌结构失稳时处于塑性带裂缝工作状态,失稳类型属于结构稳定性理论中的第二类失稳(极值点失稳)。

关键词：隧道工程盾构隧道非线性有限元稳定性管片衬砌结构

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大断面盾构隧道管片衬砌结构稳定性初探

大断面盾构隧道管片衬砌结构稳定性初探

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第七届中日盾构隧道技术交流会

作者：郭瑞何川晏启祥西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室土木工程学院成都610031

本文采用非线性有限元数值分析方法,针对不同软弱程度地层中,不同管片接头抗弯刚度下的大断面盾构隧道管片衬砌结构的稳定性进行研究.结果表明:地层越软,管片衬砌结构的失稳极限荷载越小,结构越容易失稳;几何非线性对衬砌结构稳定性影... 详细信息

本文采用非线性有限元数值分析方法,针对不同软弱程度地层中,不同管片接头抗弯刚度下的大断面盾构隧道管片衬砌结构的稳定性进行研究.结果表明:地层越软,管片衬砌结构的失稳极限荷载越小,结构越容易失稳;几何非线性对衬砌结构稳定性影响较弱,而材料非线性对管片结构稳定性的影响很大,盾构隧道管片结构的稳定性应按几何和材料双重非线性理论来分析;管片接头的抗弯刚度显著影响管片衬砌结构的稳定性,很有必要探明管片接头在各荷载水平下的力学特征.

关键词：盾构隧道管片衬砌结构稳定性力学特征

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列车撞击荷载下盾构隧道双层衬砌管片结构的动力响应特性

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中南大学学报（自然科学版） 2015年第9期46卷 3527-3534页

作者：晏启祥李彬张蒙陈诚西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100020

通过建立三维列车编组撞击有限元模型,获得不同列车编组、列车行驶速度、斜向撞击角度下列车的脱轨撞击荷载时程曲线。采用HHT时间积分法和混凝土塑性损伤模型,研究双层衬砌在不同列车撞击速度和撞击角度下,管片衬砌的应力、变形、速度... 详细信息

通过建立三维列车编组撞击有限元模型,获得不同列车编组、列车行驶速度、斜向撞击角度下列车的脱轨撞击荷载时程曲线。采用HHT时间积分法和混凝土塑性损伤模型,研究双层衬砌在不同列车撞击速度和撞击角度下,管片衬砌的应力、变形、速度、加速度、拉压损伤因子及损伤面积等动力响应。研究结果表明:列车撞击荷载主要与列车行驶速度、斜向撞击角度以及列车编组数量有关;撞击力时程曲线在一定条件下出现第2个峰值,动力响应随着列车撞击速度和撞击角度的增大而增大,受拉损伤平均值及其最大值均大于受压损伤平均值和最大值,得出拉压损伤与撞击速度和角度的相互关系。

关键词：双层衬砌列车撞击荷载管片衬砌结构动力响应拉压损伤

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湛江湾跨海盾构隧道衬砌结构静力特性研究

湛江湾跨海盾构隧道衬砌结构静力特性研究

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作者：赵瑞华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着盾构修建技术的日益成熟和机械设备的不断进步,我国跨海越江隧道的建设如火如荼,水下盾构隧道面临高水压、大埋深、长距离及海水环境下的耐久性等问题一直是学者们研究的重点。由于海底江底地质勘察难度大,且易受到降雨潮汐... 详细信息

近年来,随着盾构修建技术的日益成熟和机械设备的不断进步,我国跨海越江隧道的建设如火如荼,水下盾构隧道面临高水压、大埋深、长距离及海水环境下的耐久性等问题一直是学者们研究的重点。由于海底江底地质勘察难度大,且易受到降雨潮汐的影响,使得水下盾构隧道衬砌结构处于复杂的荷载状态,研究水下盾构隧道衬砌结构的力学行为,对评估结构的安全状态十分必要。尽管目前对水下盾构隧道的研究已取得大量成果,但在管片结构数值模拟方面仍存在较大改进空间。现有数值模型对管片的模拟多采用一维梁单元或二维壳单元,较难有效、真实地反映管片接头的细部构造;而采用三维实体单元建立的精细有限元模型尚不多见。鉴于此,本文依托湛江湾跨海输水盾构隧道工程建立三维实体有限元模型,对管片整环力学性能、管片接头承载性能开展研究。本文主要研究内容及成果如下:(1)基于现场监测资料,分析了管片环受力钢筋在整个监测过程的应力变化。考虑错缝拼装条件下存在的三维耦合效应,建立“1个整环+2个半环”三维实体精细化有限元模型,将数值计算结果与现场监测数据对比,验证了模型的可靠性。(2)基于建立的有限元模型,研究了不同水压、不同地层侧压力系数、不同封顶块位置对盾构隧道整环力学性能的影响,分析了管片环拱顶、拱底、左右拱腰的关键点位移量和各接头接缝张开量及对应连接螺栓应力的变化规律。(3)在上述模型的基础上,讨论了低外水位和高外水位条件下内水压作用对盾构隧道衬砌结构的受力及变形的影响,得到了管片环关键点位移量和各接头接缝张开量的变化规律。(4)针对水下盾构隧道管片纵缝不同的连接螺栓形式,建立了斜螺栓连接和弯螺栓连接的管片纵缝接头有限元模型,分析了不同轴力水平下管片接头的承载能力,并对比了两种连接螺栓的管片纵缝接头承载能力的差异,得出了管片接头接缝张开量随弯矩变化的规律。

关键词：跨海盾构隧道管片衬砌结构力学行为数值仿真

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低真空隧道管片接缝密封垫气密性试验及力学模型

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铁道学报 2024年第8期46卷 180-186页

作者：石龙周建军王东元吕乾乾西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁隧道局集团有限公司盾构及掘进技术国家重点实验室河南郑州450001

管片式衬砌结构作为构建列车低真空运行环境的一种合理方案,其接缝处的气密性是需要解决的关键问题之一。针对该问题,设计一套测试垫片-垫片槽气密性能的试验装置,提出一种评估垫片-垫片槽气密失效行为的力学模型,以实际工程垫片-垫片... 详细信息

管片式衬砌结构作为构建列车低真空运行环境的一种合理方案,其接缝处的气密性是需要解决的关键问题之一。针对该问题,设计一套测试垫片-垫片槽气密性能的试验装置,提出一种评估垫片-垫片槽气密失效行为的力学模型,以实际工程垫片-垫片槽为研究对象,分析其气密性以及失效机理。研究结果表明,力学模型结果与试验结果相吻合,验证了力学模型可行性和合理性;利用力学模型中接触压力路径,可以直观解释接缝垫片密封失效机理;环向接缝垫片密封能力与初始接触压力、气密性系数、垫片等效泊松比呈正相关;纵向接缝垫片密封能力与气密性系数、垫片等效泊松比和隧道外径呈正相关性,而与垫片宽度呈负相关;初始接触压力越大,垫片密封能力越强,但密封安全储备越弱;同等条件下,纵向接缝垫片密封能力明显优于环向接缝。

关键词：低真空隧道管片衬砌结构气密性试验力学模型失效机理

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高速铁路水下盾构隧道管片内力分布规律研究

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铁道学报 2012年第4期34卷 101-109页

作者：何川封坤晏启祥西南交通大学土木工程学院四川成都610031

以在建的广深港高速铁路狮子洋隧道为背景,采用自行开发的“多功能盾构隧道结构体试验系统”装置,对大断面宽幅管片衬砌结构在通缝及错缝拼装方式下环向内力的分布规律进行原型试验实测与分析,并对正弯区和负弯区目标管片表面应力的分... 详细信息

以在建的广深港高速铁路狮子洋隧道为背景,采用自行开发的“多功能盾构隧道结构体试验系统”装置,对大断面宽幅管片衬砌结构在通缝及错缝拼装方式下环向内力的分布规律进行原型试验实测与分析,并对正弯区和负弯区目标管片表面应力的分布进行测试,同时采用数值计算进行对比分析.研究结果表明:通缝拼装管片结构内力沿幅宽的变化很小,而错缝拼装管片结构在不同荷载条件下,内力沿幅宽的分布有所差异,水压越大其差异越小；管片手孔密集区往往会出现应力集中,同等条件下正弯区表面应力状态比负弯区更为不利；管片厚度方向表面应力分布呈显著的非线性变化,高水压使其非线性变化加剧.

关键词：水下铁路盾构隧道管片衬砌结构内力分布原型试验应力集中

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南京长江隧道原型管片结构破坏试验研究

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西南交通大学学报 2011年第4期46卷 564-571页

作者：封坤何川苏宗贤西南交通大学地下工程系四川成都610031 港珠澳大桥管理局广东珠海519015

为探明南京长江隧道管片衬砌结构的破坏特征,采用“多功能盾构隧道结构体试验系统”,对其原型管片衬砌结构进行了试验研究.将结构承受的水压力与土压力分离加载,并对大型水下盾构隧道结构在通缝和错缝拼装方式下的不同破坏特征进行了探... 详细信息

为探明南京长江隧道管片衬砌结构的破坏特征,采用“多功能盾构隧道结构体试验系统”,对其原型管片衬砌结构进行了试验研究.将结构承受的水压力与土压力分离加载,并对大型水下盾构隧道结构在通缝和错缝拼装方式下的不同破坏特征进行了探讨.研究结果表明:南京长江隧道管片衬砌的破坏主要以弯曲开裂为主；结构裂缝扩展往往伴随着结构变形和纵缝张开量的显著发展；不同拼装方式的结构变形、裂缝扩展与纵缝张开量存在较大差异,与通缝拼装管片结构相比,错缝拼装管片结构变形、纵缝张开量较小,而裂缝扩展较快.

关键词：水下盾构隧道管片衬砌结构原型试验破坏特征

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大断面盾构隧道结构整体化分析方法

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隧道建设（中英文） 2021年第11期41卷 1827-1848,I0021-I0042页

作者：何川封坤西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

针对大断面盾构隧道管片接缝面构造复杂、管片大体积效应显著、衬砌结构纵-横向空间效应突出,受水压与地层条件影响敏感、施工期结构体系脆弱,常规方法难于准确处理大断面盾构隧道的结构分析问题,为此,提出准确获取局部参数、正确表征... 详细信息

针对大断面盾构隧道管片接缝面构造复杂、管片大体积效应显著、衬砌结构纵-横向空间效应突出,受水压与地层条件影响敏感、施工期结构体系脆弱,常规方法难于准确处理大断面盾构隧道的结构分析问题,为此,提出准确获取局部参数、正确表征整体结构、精确体现交互作用的整体化分析要素,建立大断面盾构隧道的结构整体化分析方法,其主要技术内容包括:准确获取管片接缝面的接头刚度,建立反映地层-管片结构-地下水交互作用特征的多体分析模型,充分考虑运营与施工阶段荷载演变的荷载体系,采用迭代分析方法实现结构内力与变形的精确计算。经模型、足尺、原型、现场等多层次的试验验证,该方法可准确体现高水压、多体接触、注浆层影响以及施工阶段等的力学效应。盾构隧道整体化分析方法已纳入国家标准GB/T 51438—2021《盾构隧道工程设计标准》,是对大断面及特殊盾构隧道所要求的结构计算分析方法。

关键词：大断面盾构隧道管片衬砌结构整体化分析方法试验验证

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联络通道冻结法施工对盾构管片的影响分析

联络通道冻结法施工对盾构管片的影响分析

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作者：张毅豪郑州大学

学位级别：硕士

近年来随着地下空间的广泛开发利用,全国地铁建设进入了快速发展的时期。联络通道作为地铁隧道突发条件下的防灾和人员快速疏散设施已成为地铁隧道的必要配套设置。目前联络通道施工方法主要采用矿山法,但在城市软弱、富水地层条件下使... 详细信息

近年来随着地下空间的广泛开发利用,全国地铁建设进入了快速发展的时期。联络通道作为地铁隧道突发条件下的防灾和人员快速疏散设施已成为地铁隧道的必要配套设置。目前联络通道施工方法主要采用矿山法,但在城市软弱、富水地层条件下使用矿山法易发生塌方、突水等事故,这些事故的潜在威胁给施工安全带来较大风险。因此在地质情况较差的情况下使用矿山法需配合使用冻结法、注浆法等辅助工法以改善施工条件。冷冻法因具有隔绝地下水、提高富水层围岩强度、灵活、无污染等特点在联络通道施工中获得广泛应用。但是冻结法也会造成冻结期间地层冻胀、解冻期间地层融沉并可能引起地表隆起、地表沉陷等一系列问题,给工程结构安全造成威胁。本文以某市地铁联络通道施工工程为依托,对解冻期间的温度、应力、变形等进行监测,并建立三维有限元模型,通过依据单元温度区分原状土、冻土、融土三种土体状态实现土体的冻胀融沉模拟。同时对解冻期间的温度变化过程以及热应力进行瞬态分析,重点就地层条件以及冻结隧道施工场地风速对冻结温度场和应力场的影响情况进行了研究。本文通过ANSYS软件的热-应力耦合分析模块对依托工程的卵石土地层不同解冻时期土层温度场、衬砌管片的位移、应力进行分析,并设置黏土层、砂土层与卵石层进行对比分析。研究表明土性对衬砌管片不同位置的位移、应力均有不同程度的影响,其中三种土质的解冻周期、融沉敏感度有较大差异,且在解冻前期土体融沉对衬砌管片造成的位移、应力变化较为剧烈。本文通过设置三种场地风速条件1m/s、5 m/s、10m/s对管片衬砌结构的位移、应力等进行分析。研究表明:在解冻前期,衬砌管片位移对1m/s～5 m/s低风速区有较高的敏感度,而衬砌管片应力则对5 m/s～10m/s高风速区有较高敏感度。

关键词：联络通道冻结法施工管片衬砌结构土质风速

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