盾构隧道管片衬砌内力及变形的影响因素分析

盾构隧道管片衬砌的内力及变形受多种因素的影响。用弹性地基梁方法对一具体实例，从土层与衬砌两方面综合分析了影响衬砌内力及变形的各个因素，分析了管片的内力及变形随各参数变化的一些规律，得出了对衬砌内力及变形影响较大的参数。     

盾构隧道衬砌管片有限元仿真分析

本文以南京地铁实际采用的海瑞克盾构机为例,用ANSYS有限元软件对管片衬砌受力情况进行了仿真分析,得出了一些有价值的结论,这些结论对管片制造和施工时装配都有一定的指导价值.     

盾构隧道衬砌结构的抗震分析

利用有限元软件ANSYS,在建立有限元模型的基础上,计算管片衬砌模型和有内衬的双层衬砌模型在8度地震荷载作用下衬砌的受力情况,并通过对不同内层衬砌厚度的计算比较,给出8度地震区合理的内衬厚度。     

装配式衬砌隧道的一种有限元计算方法

将衬砌与地层间的相互作用按接触问题计算．根据变形体的虚功原理，建立了接触问题有限元公式及相应的计算方法，介绍了求解弹塑性接触问题的过程，并着重讨论了“侵入”状态的处理方法．最后，应用给出的方法计算了2个算例——内压作用下2个相套厚壁圆筒接触和用盾构法修建的地铁隧道的受力变形．     

地铁盾构隧道管片接头抗弯刚度的数值计算

采用三维有限元法对南京地铁区间盾构隧道管片接头的受力情况进行了数值模拟计算，研究了不同荷载作用下管片接头的变形、转角和抗弯刚度，探讨了接头转角和抗弯刚度的变化规律；通过转角、弯矩和轴力关系的拟合为接头抗弯刚度的确定提供了新的途径．数值计算结果表明，管片接头抗弯刚度随轴力增大而增大，随弯矩增大迅速减小并逐渐趋于稳定；轴力对抗弯刚度的影响随弯矩的增大而减小。     

盾构千斤顶不良顶推作用下地铁管片衬砌开裂特性

为指导地铁区间隧道施工盾构掘进控制和管片衬砌防裂设计,建立考虑接头-管片的盾构隧道装配式衬砌结构数值模型,基于混凝土弥散开裂本构模型,研究直线段管片衬砌在千斤顶轴向倾斜以及千斤顶端面侧移两种不良顶推作用下管片衬砌的开裂特性.研究结果表明：在上述2种不良顶推力下,顶推导致的管片衬砌裂缝主要分为封顶块螺栓孔裂缝、手孔纵向裂缝和管片环面纵向裂缝3类;当千斤顶出现轴向倾斜致裂时,拱顶封顶块环向螺栓孔处的裂缝宽度最大,且当轴向倾斜角度达到3°时,3类裂缝宽度均已超过施工的允许值;当千斤顶端面侧移致裂时,衬砌环面及封顶块环向螺栓孔位置处的宽度最大,其中端面整体向下侧移是最为不利的情况;管片衬砌开裂将导致裂缝位置处钢筋应力增大,相同开裂位置处的钢筋应力-裂缝宽度关系基本不受顶推力倾斜角度变化的影响,裂缝的宽度与钢筋的应力呈正相关关系.盾构施工时,应严格控制盾构掘进不良顶推作用,对容易产生裂缝的位置建议加强配筋以控制裂缝的发生.     

两种计算方法在盾构隧道管片设计中的比较研究

针对目前盾构隧道管片设计过程中的两种计算方法,以有限元为计算工具,对其计算结果进行了比较。结果表明:当选择了适当的折减系数时修正惯用设计法可以很好的描述接头的受力机理,能在一定程度上指导设计。但是这个折减系数的选择有相当的难度。而采用考虑接头刚度的精确计算法则适当地考虑了接头的位置、接头的刚度,能合理地指导隧道管片的设计。     

盾构隧道衬砌受力模型建立及施工控制措施

通过对管片在上浮状态下的受力情况分析,对常见的衬砌环脱出盾尾后的受力模式进行修正,提出施工状态下的衬砌环上浮阶段管片受力模型。同时,对盾构隧道衬砌内力的计算方法选用进行分类比较。最后,以实际工程为例,提出解决工程施工中管片上浮的控制措施。     

隧道衬砌结构可靠指标计算方法的研究

本文采用有限元－响应面法及Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ模拟获得衬砌结构内力的特征参数，并以此为基础，利用五种结构可靠度分析法计算明洞与隧道衬砌结构可靠指标，经对比得出Ｔｒｙｍ法求出的隧道衬砌结构可靠指标最小，为今后进一步寻求隧道结构设计安全系数与可靠指标之间的对应关系奠定基础。     

外圆内椭管片结构内力计算模型

为了使地铁隧道适应地层荷载的不均匀性,参考异形管片结构形式,同时兼顾制作与施工等因素,提出外圆内椭管片结构,以保证管片结构最不利位置的刚度满足安全要求,并适当降低管片其他位置的刚度,充分利用材料特性;采用刚度阶梯折算法求解外圆内椭管片的柔度系数与自由项,建立外圆内椭管片的计算模型;参照实际工程地质条件,研究外圆内椭管片的内力分布特点;利用《铁路隧道设计规范》(TB 1003—2016)对外圆内椭管片的安全性进行评价。计算结果表明：相比于等刚度管片,在相同的荷载条件下,外圆内椭管片减小了管片结构拱顶与拱底的弯矩,将最大弯矩与最大轴力转移至拱腰,在验算时重点分析管片结构拱腰处的内力能否满足安全条件即可,简化了安全验算内容;在稳定性方面,等刚度管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为3.07、18.05和2.45,外圆内椭管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为2.79、14.86和2.21,虽然较之等刚度管片略有降低,但仍然大于安全验算要求规定的最小值2.0,可充分发挥混凝土的材料特性;在内部空间方面,外圆内椭管片在外径与等刚度管片一致的情况下,等刚度管片的内部空间面积为22.9m²,而外圆内椭管片的内部空间面积为23.76 m²,明显大于等刚度管片面积,因此,可在不扩大外径的条件下,增加了内部空间面积,提高了内部空间利用率。     

管片厚度对大直径盾构隧道受力及变形的影响

针对大直径盾构隧道分块数多、厚度与外径比值偏小的设计特点,采用相似模型试验研究了管片厚度对大直径盾构隧道结构受力及变形的影响。结果表明:增大管片厚度能够有效减小超载工况下管片的收敛变形,但随着管片厚度的增大,增加相同的管片厚度对减小收敛变形的作用逐渐减弱;管片厚度增大,可减轻拱顶和拱底部位的混凝土开裂问题,但隧道截面受力状态会由小偏心向大偏心转变,过大的管片厚度并不利于隧道结构受力;管片厚度的增加,对隧道两侧拱腰位置的内力影响最显著,拱顶和拱底次之,对其它部位内力影响并不明显。     

砂卵石地层下伏膨胀岩土盾构隧道结构内力特征

成都地铁二号线区间盾构隧道局部穿过砂卵石下伏膨胀岩土地层,为获得下伏地层膨胀荷载对盾构隧道衬砌结构内力的影响规律,采用数值方法分析了下伏地层在不同范围发生局部膨胀时对衬砌结构外侧压力的影响.通过现场测试得到了盾尾注浆时和隧道贯通后衬砌结构荷载及内力的分布规律,并与不同膨胀荷载下结构内力的计算结果进行了比较.研究表明:膨胀圈厚度及范围对膨胀后压力增量的影响较小,膨胀力对压力增量的影响较大;局部膨胀荷载的存在将增大管片结构弯矩,对结构受力不利,负弯矩是下伏膨胀岩土地层盾构隧道结构设计的控制因素.计算砂卵石下伏膨胀岩土地层中盾构隧道结构内力时,应考虑膨胀荷载的影响,膨胀荷载可采用数值分析等手段确定.      

盾构隧道接缝对结构内力的影响研究

盾构隧道结构内力分析常采用修正惯用计算法和梁-弹簧模型,但在没有进行接缝刚度原型试验的情况下,两种方法均无法考虑接缝构造对结构内力的影响。同时又由于原型试验只针对工程实际的接缝构造,因此目前很少探究不同的接缝构造对刚度的影响。针对盾构隧道常用的两种接缝构造,根据接缝处混凝土接触面形心与管片厚度中心线的相对偏离关系,采用调整计算轴线的方法,可以较好地模拟接缝构造对结构内力的影响。同时利用接缝构造对结构内力的影响规律,提出了通过调整接缝构造来优化结构内力的方法。     

越江隧道盾构段施工技术综述

从盾构选型、进出洞施工、盾构平移掉头等方面较全面地介绍了军工路越江隧道工程圆隧道段的施工技术,并阐述了Φ14.87m超大直径泥水平衡盾构关键施工技术,为类似的大型市政、交通工程施工提供参考。     

盾构隧道管片力学模型的一种修正方法

为更准确的分析盾构隧道管片的变形特性,对常用的惯用法模型进行修正。并基于修正模型推导管片的位移解析解。结合哈尔滨地铁1#线工程资料,基于修正模型计算管片位移的数值解和解析解,同时计算基于惯用法模型的位移数值解,并将特殊位置处的位移进行对比分析。结果表明,对惯用法模型的修正是合理的,基于修正模型求得的位移解析解是正确的。     

不同荷载作用模式对盾构隧道管片内力的影响

采用拱背非均布荷载作用模式,利用理论计算公式结合弹性匀质圆环法对某城市地铁区间隧道衬砌管片进行内力计算.通过比较拱背均布荷载作用模式和非均布荷载作用模式的内力分布和计算配筋量可知,两者内力分布存在较大差别,前者的计算配筋量较后者大,建议在今后的衬砌结构的设计和计算时采用拱背非均布荷载作用模式.