復(fù)雜工況條件下錯縫拼裝盾構(gòu)管片變形性能試驗(yàn)與仿真分析研究.pdf

1、現(xiàn)今，采用錯縫拼裝的通用管片形式已經(jīng)在國內(nèi)取得了廣泛的應(yīng)用，同時由于諸多的原因，某些采用此種管片形式的盾構(gòu)隧道出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)及耐久性損傷。結(jié)構(gòu)損傷會影響地鐵線路的正常運(yùn)營，尤其是整體變形不僅會影響到盾構(gòu)隧道各項(xiàng)行車指標(biāo)的變化，也會降低盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)的整體承載力，對盾構(gòu)隧道的安全性和可靠度產(chǎn)生威脅。因此，通用管片的安全和使用性能受到了社會的廣泛關(guān)注和運(yùn)營單位的高度重視，通用管片隧道的變形機(jī)理和影響因素需要進(jìn)行更深入的研究。
　　由于地鐵隧

2、道周邊城市開發(fā)的滯后性，在地鐵保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行后期施工建設(shè)不可避免，尤其是緊鄰隧道的深基坑施工會對盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。深圳1號線前鯉區(qū)間在國內(nèi)較早地采用了通用管片結(jié)構(gòu)，并且由于周邊歷史堆載和降水原因，管片結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的收斂變形和損傷。同時，深圳前海交易廣場深基坑工程上跨區(qū)間盾構(gòu)隧道，其基坑施工活動會對該段區(qū)間盾構(gòu)隧道的運(yùn)營和結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生較大的影響。該現(xiàn)狀區(qū)間隧道能否承受后續(xù)的施工荷載變化需要驗(yàn)證和研究。

3、　　本文針對上述工程和研究需要，進(jìn)行了如下方面的工作:
　　(1)錯縫拼裝整環(huán)足尺試驗(yàn)研究
　　結(jié)合前鯉區(qū)間歷史原因造成的已有損傷，設(shè)計(jì)了包含前鯉區(qū)間200環(huán)及其鄰近環(huán)的三環(huán)錯縫拼裝整環(huán)足尺承載力試驗(yàn)，確定了管片環(huán)正常使用和承載力極限受力變形狀態(tài)，驗(yàn)證了盾構(gòu)隧道在后續(xù)施工工況下的安全性和可靠性。
　　(2)三維非線性接觸有限元仿真計(jì)算
　　同步建立了與管片試驗(yàn)一致的仿真模型，采用仿真重演方式進(jìn)行了模型驗(yàn)證，通過對

4、比分析闡述了試驗(yàn)管片結(jié)構(gòu)的變形機(jī)理，明確了接縫位置形成塑性鉸和管片環(huán)間作用對中環(huán)腰部收斂變形和破壞分布的決定性影響。對環(huán)間摩擦系數(shù)的敏感性進(jìn)行了參數(shù)分析，并以此明確了管片結(jié)構(gòu)的傳力路徑。
　　(3)盾構(gòu)隧道變形影響分析
　　在試驗(yàn)仿真模型的基礎(chǔ)上，分析了隧道頂部超載、側(cè)向卸載、周邊降水等不同工況以及封頂塊不同拼裝角度對盾構(gòu)隧道的影響，明確了管片環(huán)頂側(cè)加載力差值對收斂變形發(fā)展的控制性作用，以及封頂塊的拼裝方式對管片環(huán)變形性能的