盾构隧道衬砌管片接头张合状态力学模型及数值模拟.pdf

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1、建箕缱掏堂拯』!坠些皇!堕里迪堕i丝墨!坐!!旦塑!蒌i；差螽墨竺翌盘i!囫文章编号：1000-6869(2017)05—0158·09DOI：10．14006／j．jzjgxb．2017．05．020盾构隧道衬砌管片接头张合状态力学模型及数值模拟汪亦显1’2，单生彪1，袁海平1，胡志祥1，郭盼盼1，曹平3(1．合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009；2．中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，江苏徐州2211163．中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410012)摘要：盾构隧道衬砌管片接头处的力学性能极为复杂，采用局部刚度折减法并结合接头张合状态的力学模型进行盾构

2、管片力学性能的数值模拟分析，研究衬砌管片及接头纵向连接螺栓的受力及变形特性。研究结果表明：管片局部刚度折减后整体管片的竖向位移及大变形范围均增大，管片水平位移变化量小，刚度折减区的水平位移略微减少，但影响整体管片内力分布均匀性；基于管片接头力学模型及变形协调原理，管片接头纵向连接螺栓的变形及其变化规律与整体管片的基本相同，但变形量相对较小，且螺栓水平方向变形减少量高于竖直方向的；管片接头纵向连接螺栓轴力基本为压力，承受压力的螺栓占全部螺栓的94．4％以上，弯矩及剪力值较小，其中弯矩沿隧道上下对称分布，剪力沿隧道左右两侧对称分布。本研究可为深入分析管片及接头的力学性能提供参考与借鉴。关键词：管

3、片接头；张合状态；力学模型；刚度折减；连接螺栓中图分类号：TU942TU311．41文献标志码：AMechanicalmodelandnumericalsimulationforpatulous-occlusivesituationofj。ofshieldtunnel1iningsegotoIntotshieldliningsegment1WANGYixianl”，SHANShengbia01，YUANHaipin91，HUZhixian91，GUOPanpanl，CAOPin93(1．SchoolofCivilandHydraulicEngineering，ttefeiUniversity

4、ofTechnology，Hefei230009，China2．StateKeyLaboratoryforGeoMechanicsandDeepUndergroundEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China；3．SchoolofResourceandSafetyEngineering，CenterSouthUniversity，Changsha410012，China)Abstract：Giventhesettingthatthemechanicalbehaviorofthesegmentjoint

5、structureoftheshieldtunnelisquitecomplicated，amethodcombininglocalrigidityreductionoftheshieldsegmentwithmechanicalmodelforthepatulous—occlusiveconditionofsegmentjointwasproposed．Theforcesanddeformationcharacteristicsofsegmentandlongitudinalconnectingboltforsegmentjointwereemphaticallyanalyzedbyusi

6、ngfiniteelementsoftware．Analysisoftheresearchresultsshowthat：boththeverticaldisplacementandtherangeoflargedeformationofthewhalesegmentincreaseafteradoptinglocalrigidityreductionmethod；thehorizontaldisplacementofsegmentstaysalmostunchanged；thehorizontaldisplacementinthestiffnessreductionzoneslightly

7、reduces；andthedistributiveuniformityofinternalforceforthewholesegmenthasbeenaffected．Basedonthemechanicalmodelofsegmentjointandthedeformationcompatibilityprinciple，theruleofdeformationofthelongitudinalconne