螺栓连接预制板式拼装综合管廊整体结构受力性能分析

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2025.06.010

隧道建设（中英文） ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (6): 1154-1162.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.06.010

螺栓连接预制板式拼装综合管廊整体结构受力性能分析

栗子浩¹，陈盛扬¹，严佳佳²，薛伟辰^{1, *}

（1. 同济大学土木工程学院，上海 200092； 2. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 310014）

出版日期:2025-06-20 发布日期:2025-06-20
作者简介:栗子浩（1999—），男，广西贺州人，同济大学结构工程专业在读博士，研究方向为预制混凝土结构、FRP-混凝土组合结构。E-mail：2039773576@qq.com。*通信作者：薛伟辰， E-mail： xuewc@tongji.edu.cn。

Mechanical Properties of Overall Structure of Bolted Connected Slab-Assembly Precast Utility Tunnels

LI Zihao¹, CHEN Shengyang¹, YAN Jiajia², XUE Weichen^{1, *}

(1. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. PowerChina Huadong Engineering Corporation Limited, Hangzhou 310014, Zhejiang, China)

Online:2025-06-20 Published:2025-06-20

摘要/Abstract

摘要： 为研究腋角构造、侧壁轴压比等关键参数对螺栓预制板式拼装综合管廊整体结构受力性能的影响规律，基于ABAQUS软件，建立螺栓连接预制板式拼装综合管廊下部边节点的非线性有限元模型，并通过前期开展的螺栓连接预制板式拼装综合管廊下部边节点低周反复荷载试验，验证该模型的合理性。在此基础上，建立螺栓连接预制板式拼装综合管廊整体结构非线性有限元模型并开展有限元参数分析，主要参数包括腋角高度（无腋角、100 mm、200 mm、250 mm）和侧壁轴压比（0、0.05、0.1）。结果表明： 1）所建立的螺栓连接综合管廊整体结构模型均发生受弯破坏，正向极限承载力为210.5~306.8 kN，延性系数为3.57~4.01； 2）与无腋角综合管廊相比，腋角高度为100、200、250 mm的综合管廊的极限承载力分别提高16.6%、27.5%、31.7%，延性系数分别降低3.24%、3.51%、9.46%； 3）与侧壁轴压比为0的综合管廊相比，侧壁轴压比为0.05、0.1的综合管廊的极限承载力分别提高5.4%、14.3%，延性系数分别提高12.32%、10.36%。

关键词: 综合管廊, 预制板式拼装, 螺栓连接, 整体结构, 有限元分析, 极限承载力, 位移延性

Abstract: The haunch height and sidewall compression ratio are key factors influencing the mechanical performance of bolted-connected slab-assembly precast utility tunnels. To investigate their effects, a nonlinear finite element (FE) model of the lower edge node is developed using ABAQUS software. The model′s accuracy is validated through low-cycle repeated load tests conducted on lower edge nodes in prior research. Based on this, a nonlinear FE model of the entire tunnel structure is constructed, and a parametric analysis is performed. The main parameters include haunch heights of 0, 100, 200, and 250 mm, and sidewall axial compression ratios of 0, 0.05, and 0.1. The results indicate the following: (1) The overall structure primarily undergoes bending failure, with forward ultimate bearing capacities ranging from 210.5 to 306.8 kN and ductility coefficients from 3.57 to 4.01. (2) Compared to the case with zero haunch height, the ultimate bearing capacities increase by 16.6%, 27.5%, and 31.7% for haunch heights of 100, 200, and 250 mm, respectively, while the ductility coefficients decrease by 3.24%, 3.51%, and 9.46%. (3) Compared to the case with a sidewall axial compression ratio of zero, the ultimate bearing capacities increase by 5.4% and 14.3% for compression ratios of 0.05 and 0.1, respectively, with corresponding increases in ductility coefficients of 12.32% and 10.36%.

Key words: utility tunnel, precast slab-assembly, bolted connection, overall structure, finite element analysis, ultimate bearing capacity, displacement ductility

栗子浩, 陈盛扬, 严佳佳, 薛伟辰. 螺栓连接预制板式拼装综合管廊整体结构受力性能分析[J]. 隧道建设, 2025, 45(6): 1154-1162.

LI Zihao, CHEN Shengyang, YAN Jiajia, XUE Weichen. Mechanical Properties of Overall Structure of Bolted Connected Slab-Assembly Precast Utility Tunnels[J]. Tunnel Construction, 2025, 45(6): 1154-1162.

[1]	胡天波, 徐军林, 江佳斐, 潘正义, 薛伟辰, 毛良根. 基于型钢套筒溢浆连接的装配式有柱地下车站整体结构受力性能推覆分析[J]. 隧道建设, 2025, 45(5): 933-943.
[2]	周胜阳, 刘树亚, 蒋首超, 姚浩宇, 朱其凯, 柳献, 李围, 王雷. 大断面矩形顶管地铁车站力学性能缩尺试验研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(4): 758-773.
[3]	薛伟辰, 张保证, 江佳斐, 徐军林, 邢琼. 装配式地下车站混凝土结构力学性能研究与应用进展[J]. 隧道建设, 2025, 45(3): 435-449.
[4]	徐军林, 胡新宇, 江佳斐, 周燕, 胡正波, 薛伟辰. 钢板套筒溢浆连接抗剪性能试验与有限元分析[J]. 隧道建设, 2025, 45(3): 469-476.
[5]	张朝, 高柯, 许有俊, 聂绪致, 王乐, 李鑫. 基床弱化条件下预制综合管廊接头破坏特征及抗剪刚度研究[J]. 隧道建设, 2025, 45(3): 539-548.
[6]	胡新宇, 徐军林, 江佳斐, 邢琼, 闫顺, 薛伟辰. 型钢套筒溢浆连接抗剪性能试验与有限元分析[J]. 隧道建设, 2025, 45(3): 549-555.
[7]	贺开伟, 黄文龙, 王占飞, 罗莹奥, 薛广记. 装配式综合管廊施工设备发展综述[J]. 隧道建设, 2024, 44(S2): 12-22.
[8]	李大伟. 盾构管片拼装机旋转体失效分析及解决措施[J]. 隧道建设, 2024, 44(S2): 462-469.
[9]	郑佳艳, 兰鹏博, 刘海京, 陆展, 杨莉涓, 陈定嘉. 方拱形波纹钢管廊弯矩解析解及断面参数研究[J]. 隧道建设, 2024, 44(S1): 167-178.
[10]	葛晓光, 陈颖青, 谢璞, 张建良, 袁炳祥. 重力流污水管道纳入综合管廊设计要点分析[J]. 隧道建设, 2024, 44(S1): 327-333.
[11]	董艳萍, 王占飞, 连鸿强, 刘恒杰, 闫扬义. U盾架管机垫层摊铺系统设计与应用[J]. 隧道建设, 2024, 44(9): 1895-1903.
[12]	薛广记, 董志伟, 巢利伟, 马润波, 沈超. 预制综合管廊U盾架管机施工技术研究与应用[J]. 隧道建设, 2024, 44(6): 1305-1312.
[13]	杨云, 陶冬青, 郭建豪, 陈莉娜, 兰浩. 基于克里金插值法的常压刀盘刀梁区域泥饼发育程度算法及应用研究[J]. 隧道建设, 2024, 44(3): 543-553.
[14]	易国良, 陈馈, 卢高明, 周建军, 范文超. Progress in Shield Tunneling Technology for Urban Underground Space in China（我国城市地下空间盾构法隧道工程技术新进展）[J]. 隧道建设, 2024, 44(1): 1-20.
[15]	程雪松, 徐连坤, 耿佳, 李晓凡, 宋彦杰, 逯建栋, 王书雄. 盾构法联络通道T接头局部冻结加固效果及影响因素研究[J]. 隧道建设, 2024, 44(1): 90-99.

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Mechanical Properties of Overall Structure of Bolted Connected Slab-Assembly Precast Utility Tunnels

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