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盾构隧道管片及纵向接头力学性能数值模拟研究

论文摘要

管片接头作为盾构隧道衬砌结构的薄弱部位,其力学行为直接反映隧道结构整体受力性能。考虑到接头由相邻管片连接而成,本文首先选用非线性有限元法对单个管片的静力响应开展研究,并与文献试验结果对比以验证数值模型。借此模型分析了混凝土剪胀角、拉压损伤行为等对管片结构力学行为影响。在此基础上,依托文献中管片纵向接头静载试验,详细地考虑了接头构造及接头处的相互作用,建立相应模型模拟试验加载过程,同时将数值分析结果与实测试验结果的破坏模式对比分析。基于提出的有限元模型,进一步研究了管片纵向接头力学特性随各关键因素变化规律,包括接头外侧间隙、螺栓倾斜角度及伸入管片长度、接缝两侧密封垫弹性模量和厚度,以及螺帽与手孔混凝土间初始接触状态。获得不同工况下接头挠度、接缝变形及接头转角等变化规律。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 有限元模型
  •   1.1 混凝土损伤塑性模型
  •   1.2 混凝土单轴受拉、受压及损伤定义
  •   1.3 混凝土及钢筋参数说明
  • 2 盾构隧道管片
  •   2.1 边界条件及加载方式
  •   2.2 结果分析
  •     2.2.1 跨中竖向位移
  •     2.2.2 钢筋及外弧面混凝土应变
  •     2.2.3 管片破坏模式
  •   2.3 参数分析
  • 3 管片纵向接头
  •   3.1 管片尺寸与接头构造
  •   3.2 本构模型与材料参数
  •   3.3 单元类型与接触关系
  •   3.4 边界条件与加载方式
  • 4 结果分析
  •   4.1 接头变形分析
  •   4.2 接头处螺栓分析
  •   4.3 接头破坏模式
  •   4.4 参数分析
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 刘洪清,刘华北

    关键词: 盾构隧道,管片,纵向接头,力学特性,数值模型

    来源: 地下空间与工程学报 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 公路与水路运输

    单位: 华中科技大学土木工程与力学学院

    分类号: U455.43

    页码: 1800-1810+1873

    总页数: 12

    文件大小: 3492K

    下载量: 404

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/3eca4f69edfd698faf6ebc07.html