纵向力对盾构隧道管片结构内力分配机制的影响分析——以苏通GIL电力管廊隧道工程为例

纵向力对盾构隧道管片结构内力分配机制的影响分析——以苏通GIL电力管廊隧道工程为例

论文摘要

为探明施工过程中,不同纵向力及竖向荷载作用下,中间管片与两侧持环管片结构位移与内力分配的变化规律,以苏通GIL电力管廊隧道工程为背景,采用有限元方法建立局部错缝拼装管片结构模型,对目标管片在拱顶位置受拱顶竖向均布力荷载作用下弯矩与位移的分配规律进行研究,引入环间位移分配系数与弯矩分配系数揭示在不同纵向力作用下目标管片环间弯矩与位移的分配规律,揭示纵向力与环缝接缝张开量的对应关系,探明错缝拼装管片结构弯矩与位移的分配机制。结果表明:1)纵向力能够增加管片结构弯矩与位移的分配能力,有利于结构整体受力以及位移的整体协调性,其对结构内力分配的影响表现为非线性及阶段性,即当环间不产生接缝张开时,纵向力的增加对结构整体性影响较小;当环间产生张开量时,纵向力的增加在一定程度上增强了管片变形及内力的分配能力。2)纵向力使目标管片与两侧管片环缝完全接触,此时控制内力分配的主要因素为环缝接触面;直观控制因素为环缝张开量与错台量,随着环缝的张开,局部结构内力逐渐由通过接缝面传递变为通过凹凸榫传递,同时结构整体内力分配能力降低。3)常规荷载作用下,随着竖向拱顶荷载增加,当环缝凹凸榫接触后,结构内力的分配逐渐趋于某一稳定值。4)实际工程中出现纵向力损失后,由于内力的重新分配,结构会出现局部位置应力集中情况,需针对该实际工况予以特殊考虑。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 工程介绍
  •   1.1 工程介绍
  •   1.2 研究对象
  • 2 管片数值分析模型
  •   2.1 模型建立
  •   2.2 参数选择
  • 3 管片力学分析
  •   3.1 计算工况
  •   3.2 最不利截面选取
  • 4 结果分析
  •   4.1 纵向力对管片结构变形的影响
  •   4.2 纵向力对管片结构弯矩的影响
  •   4.3 纵向力对管片结构环缝张开变形的影响
  • 5 讨论
  • 6 结论与建议
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 曹淞宇,封坤,刘迅,肖明清,李策,孙文昊

    关键词: 盾构隧道,管片衬砌,内力分配,纵向力,凹凸榫构造

    来源: 隧道建设(中英文) 2019年S2期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 电力工业

    单位: 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,中铁第四勘察设计院集团有限公司,水下隧道技术国家地方联合工程研究中心

    基金: 国家电网重点研究项目(SHJJGC1700023)

    分类号: TM75

    页码: 154-162

    总页数: 9

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