纵向力对盾构隧道管片结构内力分配机制的影响分析 ———以苏通GIL 电力管廊隧道工程为例

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2019.S2.020

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隧道建设（中英文） ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (S2): 154-162.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2019.S2.020

纵向力对盾构隧道管片结构内力分配机制的影响分析 ———以苏通GIL 电力管廊隧道工程为例

曹淞宇¹, 封　坤^{1, ∗}, 刘　迅¹, 肖明清^{2, 3}, 李　策¹, 孙文昊^{2, 3}

(1. 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室, 四川成都　610031; 2. 中铁第四勘察设计院集团有限公司, 湖北武汉　430071; 3. 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心, 湖北武汉　430071)

收稿日期:2019-08-05 出版日期:2019-12-31 发布日期:2020-04-04
作者简介:曹淞宇(1990—),男,四川成都人,西南交通大学桥梁与隧道工程专业在读博士,研究方向为盾构隧道结构力学性能,E-mail: caosongyu111@ 163. com。?通信作者: 封坤,E-mail: windfeng813@ 163. com。
基金资助:
国家电网重点研究项目(SHJJGC1700023)

Analysis of Influence of Longitudinal Force on Internal Force Distribution Mechanism of Segments: a Case Study of Sutong GIL Power Tunnel Project

CAO Songyu¹, FENG Kun^{1, ∗,} LIU Xun¹, XIAO Mingqing^{2, 3}, LI Ce¹, SUN Wenhao^{2, 3}

(1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China; 2. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430071, Hubei, China; 3. National & Local Joint Engineering Research Center of Underwater Tunnel Technology, Wuhan 430071, Hubei, China)

Received:2019-08-05 Online:2019-12-31 Published:2020-04-04

摘要/Abstract

摘要：

: 为探明施工过程中,不同纵向力及竖向荷载作用下,中间管片与两侧持环管片结构位移与内力分配的变化规律,以苏通GIL 电力管廊隧道工程为背景,采用有限元方法建立局部错缝拼装管片结构模型,对目标管片在拱顶位置受拱顶竖向均布力荷载作用下弯矩与位移的分配规律进行研究,引入环间位移分配系数与弯矩分配系数揭示在不同纵向力作用下目标管片环间弯矩与位移的分配规律,揭示纵向力与环缝接缝张开量的对应关系,探明错缝拼装管片结构弯矩与位移的分配机制。结果表明: 1)纵向力能够增加管片结构弯矩与位移的分配能力,有利于结构整体受力以及位移的整体协调性,其对结构内力分配的影响表现为非线性及阶段性,即当环间不产生接缝张开时,纵向力的增加对结构整体性影响较小; 当环间产生张开量时,纵向力的增加在一定程度上增强了管片变形及内力的分配能力。2)纵向力使目标管片与两侧管片环缝完全接触,此时控制内力分配的主要因素为环缝接触面;直观控制因素为环缝张开量与错台量,随着环缝的张开,局部结构内力逐渐由通过接缝面传递变为通过凹凸榫传递,同时结构整体内力分配能力降低。3)常规荷载作用下,随着竖向拱顶荷载增加,当环缝凹凸榫接触后,结构内力的分配逐渐趋于某一稳定值。4)实际工程中出现纵向力损失后,由于内力的重新分配,结构会出现局部位置应力集中情况,需针对该实际工况予以特殊考虑。

关键词: 盾构隧道, 管片衬砌, 内力分配, 纵向力, 凹凸榫构造v

Abstract:

Based on the " Sutong GIL comprehensive pipe gallery project", the distribution of bending moment and displacement of B3 block under the vertical uniformly distributed load of the arch roof was studied by finite element software simulation. Displacement distribution coefficient and moment distribution coefficient are introduced to reveal the distribution of bending moment and displacement of B3 block under different longitudinal forces. The research reveals the corresponding relationship between longitudinal force and joints open amount and explores the distribution mechanism of bending moment and displacement. The results show that: (1) Longitudinal force can increase the distribution of bending moment and displacement of the segments, but the distribution of longitudinal force towards the internal force of the structure is nonlinear and phased, when no joint opening exist, the increase of longitudinal force can barely impact on the distribution of internal force and deformation for the segments, while when joint opening is observed, the distribution will be increased to some extent with the increase of longitudinal force. (2) The contact surface of the joint can be sufficiently contacted under the effect of longitudinal force, the main controlling factor at this time is the contact surface. The direct controlling factor is joint opening and dislocation. With the opening of circumferential joints, the internal force of the structure is transferred through the tenon structure instead of the contact surface, and as a result, the distribution capacity of the overall internal force of the structure decreases. (3) Under normal load, with the increase of vertical load, the internal force distribution capacity of the structure tends to be stable after the contact of tenon and mortise. (4) In practical engineering, when loss of longitudinal force happens, partial stress concentration of the structure will occur due to the redistribution of internal force, in consequence, particular consideration should be provided for the project.

Key words: shield tunnel, segment lining, internal force distribution, longitudinal force, tenon structure

中图分类号:

U 45

曹淞宇, 封坤, 刘迅, 肖明清, 李策, 孙文昊. 纵向力对盾构隧道管片结构内力分配机制的影响分析 ———以苏通GIL 电力管廊隧道工程为例[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 154-162.

CAO Songyu, FENG Kun, LIU Xun, XIAO Mingqing, LI Ce, SUN Wenhao. Analysis of Influence of Longitudinal Force on Internal Force Distribution Mechanism of Segments: a Case Study of Sutong GIL Power Tunnel Project[J]. Tunnel Construction, 2019, 39(S2): 154-162.

[1]	张力, 苏芮, 何川, 封坤, 方若全, 徐培凯. 纯压弯受力下大断面盾构隧道管片接头抗弯足尺试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 997-1003.
[2]	韩贇. 水下盾构隧道管片钻穿引起的涌水突泥治理技术研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(7): 1049-1056.
[3]	张亚洲. 考虑密封垫表面工作状态的盾构隧道接缝防水能力数值模拟研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(6): 813-820.
[4]	金跃郎, 丁文其, 肖明清, 孙文昊, 吴炜枫, 叶美锡, 涂新斌. 苏通GIL 综合管廊超高水压盾构隧道接缝防水性能试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 538-544.
[5]	杜闯东, 张　杰, 吴乐斌. 以色列特拉维夫地铁红线先隧后站施工技术应用[J]. 隧道建设, 2020, 40(4): 562-568.
[6]	张稳军, 丁超, 张成平, 姜坤. 不同错台量对复合型密封垫影响及长期防水预测[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 337-345.
[7]	WANG Baiquan, PENG Tao, SHANG Wei, XIE Tao. Design and Application of Automatic Forming Module of Shield Tunneling Steel Cage′s Plane Mesh（盾构管片钢筋笼平面网片自动成型模块设计与应用）[J]. 隧道建设, 2020, 40(3): 444-451.
[8]	张稳军, 丁超, 张高乐, 王祎, 上官丹丹, 姜坤. 盾构隧道管片接缝复合型密封垫选型设计研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(2): 246-255.
[9]	朱瑶宏，高一民，董子博，柳献. 盾构法T接隧道结构受力足尺试验研究[J]. 隧道建设, 2020, 40(1): 9-18.
[10]	丁剑敏, 董子博, 莫振泽, 靳永福, 丁謇, 王乃龙 . 顶管法T接隧道现场试验研究分析 [J]. 隧道建设, 2020, 40(1): 28-34.
[11]	桑运龙, 刘学增, 张强. 基于螺栓-凹凸榫连接的地铁盾构隧道管片环缝接头刚度分析及应用 [J]. 隧道建设, 2020, 40(1): 19-27.
[12]	张勇, 马金荣, 陶祥令, 李阳. 地面堆载诱发下既有盾构隧道纵向变形的解析解 [J]. 隧道建设, 2020, 40(1): 66-73.
[13]	叶飞, 韩鑫, 牛若飞, 赵汝亮. 基于纵向沉降曲线的黄土地层盾构土舱压力分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 53-59.
[14]	叶美锡, 丁文其, 陈俊伟, 金跃郎, 刘浩, 涂新斌. 盾构隧道管片接缝三元乙丙橡胶密封垫力学性能影响因素敏感度分析[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 200-206.
[15]	赵晓鹏, 蒋辉, 赵永贵. 地震散射技术在盾构隧道海底孤石探测中的应用———以横琴隧道为例[J]. 隧道建设, 2019, 39(S2): 352-357.

纵向力对盾构隧道管片结构内力分配机制的影响分析 ———以苏通GIL 电力管廊隧道工程为例

Analysis of Influence of Longitudinal Force on Internal Force Distribution Mechanism of Segments: a Case Study of Sutong GIL Power Tunnel Project

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