低真空隧道结构力学行为及密封性能试验研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2020.04.005

中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国核心学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2020, Vol. 40 ›› Issue (4): 496-503.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2020.04.005

低真空隧道结构力学行为及密封性能试验研究

吕乾乾^{1, 2}, 孙振川^{1, 2}, 周建军^{1, 2}, 杨振兴^{1, 2}, 陈瑞祥^{1, 2}

(1. 盾构及掘进技术国家重点实验室, 河南郑州　450001; 2. 中铁隧道局集团有限公司, 广东广州　511458)

收稿日期:2019-10-08 出版日期:2020-04-20 发布日期:2020-04-30
作者简介:吕乾乾 (1988—),女,河南济源人,2013 年毕业于天津大学,结构工程专业,硕士,工程师,主要从事盾构及掘进技术研究工作。 E-mail: 674936740@ qq. com。
基金资助:
中铁隧道集团科技创新计划(隧研合2019-08, 隧研合2017-05); 中铁股份有限公司科技研究开发计划(2020-重点-27)

Experimental Study on Mechanical Behavior and Sealing Performance of Low Vacuum Tunnel Structure

LYU Qianqian^{1, 2}, SUN Zhenchuan^{1, 2}, ZHOU Jianjun^{1, 2}, YANG Zhenxing^{1, 2}, CHEN Ruixiang^{1, 2}

(1. State Key Laboratory of Shield Machine and Boring Technology, Zhengzhou 450001, Henan, China; 2. China Railway Tunnel Group Co., Ltd., Guangzhou 511458, Guangdong, China)

Received:2019-10-08 Online:2020-04-20 Published:2020-04-30

摘要/Abstract

摘要：

为探讨隧道结构在低真空复杂环境下的适用性,在搭建低真空管道系统试验平台的基础上,对隧道管道结构在低真空复杂工况下的力学行为及密封性能进行物理模拟试验研究,得出以下结论: 1)抽真空使管壁整体受压,且以环向受力为主,外壁应力在 1 MPa 以内,受管内抽真空气流影响,内壁应变大于外壁且分布不均匀; 2)管壁所受轴力为60~200 kN,弯矩最大值为1. 4 kN·m, 处于大偏心受压状态; 3)管内温度越高,漏气速率越快,试验系统的密封薄弱点在两侧预埋钢板与管道混凝土结合处; 4)低真空引起的结构受力变形整体较小,为保证密封性能,真空管道运输结构采用现有的隧道拼装式管片结构时建议加整体内衬。

关键词: 低真空, 隧道结构, 物理模拟, 密封性能, 力学行为

Abstract:

The physical simulation experiment for mechanical behavior and sealing performance of tunnel structure under low vacuum condition is conducted base on the low vacuum pipe system platform, so as to explore the feasibility of tunnel structure in complex low vacuum environment. Some conclusions are drawn as follows: (1) The whole pipe wall is pressured due to annular force by vacuuming; the stress of outer wall is below 1 MPa; the stress of inner wall is greater than that of outer wall and is uneven due to the influence of inner airflow caused by vacuuming. (2) The axial force of pipe is between 60 kN and 200 kN, and the maximum bending moment is 1. 4 kN·m, which indicates that the pipe is in a state of large eccentric compression. (3) The higher the temperature in the pipe, the larger the leakage rate; the weak sealing points locate at the junction of embedded steel plate and concrete on both sides of pipe. (4) The structural deformation induced by low vacuum is small; in order to guarantee the sealing performance, the integral lining is recommended when the assembled tunnel segment structure is used in low vacuum pipe structure.

Key words: low vacuum, tunnel structure, physical simulation, sealing performance, mechanical behavior

中图分类号:

U 455. 3

吕乾乾, 孙振川, 周建军, 杨振兴, 陈瑞祥. 低真空隧道结构力学行为及密封性能试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 496-503.

LYU Qianqian, SUN Zhenchuan, ZHOU Jianjun, YANG Zhenxing, CHEN Ruixiang. Experimental Study on Mechanical Behavior and Sealing Performance of Low Vacuum Tunnel Structure[J]. Tunnel Construction, 2020, 40(4): 496-503.

[1]	陈子全, 寇昊, 杨文波, 何川, 李永林. 我国西南部山区隧道施工期支护结构力学行为特征案例分析[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 800-812.
[2]	黄杰卿, 李瑛, 刘兴旺. 上方卸载的隧道结构2 阶段联合分析方法[J]. 隧道建设, 2020, 40(5): 672-678.
[3]	贺志勇, 钟宏武, 陈振华. 带裂缝隧道衬砌的安全评价及有限元分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 69-77.
[4]	郭璐，李敬, 王东元, 韩莹. 承压水开采对天津滨海地铁车站-隧道系统影响的模拟研究[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 141-146.
[5]	史宪明，吴剑，万晓燕，陈洋宏. 基于车内瞬变压力变化的400 km/h高速铁路隧道净空面积探讨[J]. 隧道建设, 2019, 39(7): 1118-1124.
[6]	林永贵，杨春山. 沉管隧道干坞基坑格形连续墙支护方案评价及其影响因素[J]. 隧道建设, 2019, 39(4): 571-575.
[7]	叶万军, 崔晨阳, 谢卓吾, 吴云涛, 董西好. 含水率差异对膨胀性红黏土隧道施工力学行为的影响[J]. 隧道建设, 2019, 39(12): 1940-.
[8]	徐永，廖少明，李伟平. 钱江隧道横通道变形缝力学行为分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(6): 1000-1008.
[9]	高伟，赵前进, 刘永胜. 岩溶富水区铁路隧道加厚底板结构施工力学行为研究[J]. 隧道建设, 2018, 38(5): 757-763.
[10]	李元海，杜建明，刘毅. 隧道工程物理模拟试验技术现状与趋势分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(1): 10-21.
[11]	赵殿华，段青灵, 李兰英. 采用橡胶气囊实现隧道盾构密封的研究[J]. 隧道建设, 2017, 37(S1): 7-12.
[12]	梁霄，官林星，温竹茵，孙巍，柳献. 矩形盾构隧道管片衬砌施工期结构性能的现场试验研究：结合上海虹桥临空11-3地块地下连接通道工程[J]. 隧道建设, 2016, 36(12): 1456-1464.
[13]	郭小红, 舒恒, 拓勇飞. 公路隧道结构计算的分项系数法[J]. 隧道建设, 2014, 34(5): 402-407.
[14]	赵晋友，周鲁，周书明. 重载铁路隧道设计技术探讨[J]. 隧道建设, 2012, 32(3): 336-340.
[15]	武振国, 常翔, 叶飞. 盾构隧道结构设计模型综述[J]. 隧道建设, 2008, 28(2): 182-185.

低真空隧道结构力学行为及密封性能试验研究

Experimental Study on Mechanical Behavior and Sealing Performance of Low Vacuum Tunnel Structure

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价