文档摘要：地表堆载或侧方开挖卸载易诱发盾构隧道病害,影响施工及运营安全.现有研究难以综合定量评价超、卸载作用下盾构隧道的承载性能,其数值模型大多仅考虑环向或纵向接头的单一影响,将接头等效为切向及法向弹簧,难以考虑接头的非线性,或是直接将螺栓嵌入混凝土中,忽略螺栓预紧力的承载贡献,接头精细化程度不足.为此,建立考虑环、纵向接头的盾构隧道精细化数值模型,对顶部超载和侧方卸载工况作用下结构的受力特性和承载性能展开分析,获取不同工况下结构的承载极限及相应的变形阈值,并利用足尺试验验证了数值模型的可行性.研究结果表明:本文数值计算结果与足尺试验吻合良好,二者椭圆度变形差异小于10％;计算精度较仅考虑环向接头影响时提高约6％,较未考虑接头影响时(均质圆环)提高约30％,可实现盾构管片结构变形过程及损伤演化的动态模拟;盾构隧道有一定的富余承载力,当隧道上方超载达138kPa或侧方压力卸载达26.3％时,结构相应的椭圆度分别为27.4‰和22.1‰,结构达到正常服役的极限状态,当隧道超出正常服役极限状态后,接头塑性铰逐步成型,结构软化并逐渐失效,接缝张开及管片错台也急剧上升;隧道侧方压力卸载达26.3％后,其接缝张开及管片错台曲线不再光滑,侧压卸载超36.8％后,曲线的起伏波动更为明显,隧道侧方卸载过程中结构受力响应更为复杂、敏感.
Abstract：Surfaceloadingorlateralexcavationunloadingcaneasilyinducediseasesinshieldtunnels,posingriskstoconstructionandoperationalsafety.Existingresearchstrugglestocomprehensivelyandquantitativelyevaluatetheload-bearingcapacityofshieldtunnelsunderoverloadandunloadingcondi-tions.Mostnumericalmodelsarelimited,consideringonlythesingularinfluenceofcircumferentialorlongitudinaljoints.Thesemodelsoftensimplifyjointsastangentialandnormalsprings,inadequatelyaddressingjointnonlinearity,orembedboltsdirectlyintoconcrete,overlookingtheload-bearingcon-tributionofboltpreload,thuslackinginjointdetail.Thisstudydevelopsarefinednumericalmodelofshieldtunnelsegments,incorporatingbothcircumferentialandlongitudinaljoints,toanalyzethestresscharacteristicsandload-bearingperformanceunderconditionsoftopoverloadandlateralunloading.Itdeterminestheload-bearinglimitsandcorrespondingdeformationthresholdsundervariousconditions,validatedbyfull-scaletesting.Theresultsshowthatgoodagreementbetweennumericalcalculationsandfull-scaletests,withellipticitydeformationdiscrepanciesunder10％.Themodel'scalculationac-curacyimprovesbyapproximately6％overmodelsconsideringonlycircumferentialjointeffects,andbyabout30％overhomogeneousringmodelsthatneglectjointeffects,enablingdynamicsimulationofstructuraldeformationanddamageevolutioninshieldtunnelsegments.Thestudyrevealstheshieldtunnel'ssurplusload-bearingcapacity.Withtunneloverloadsreaching138kPaorlateralpressureun-loadingat26.3％,thestructure'sellipticitiesare27.4‰and22.1‰,respectively,markingthelimitstateofnormalservice.Exceedingthislimit,thejoint'splastichingeformationleadstostructuralsoft-eningandeventualfailure,withasignificantincreaseinjointopeningandsegmentmisalignment.Be-yond26.3％lateralunloading,thecurveofjointopeningandsegmentdislocationbecomesirregular,andfluctuationsbecomemarkedlypronouncedbeyond36.8％unloading,indicatingamorecomplexandsensitivestructuralstressresponseduringtunnellateralunloading.
作者：胡梦豪 石钰锋 蒋亚龙 黄展军 张荣锋 顾大均[5]Author：HUMenghao SHIYufeng JIANGYalong HUANGZhanjun ZHANGRongfeng GUDajun[5]
作者单位：华东交通大学土木建筑学院南昌330013华东交通大学土木建筑学院南昌330013;华东交通大学江西建筑设计院有限公司,南昌330013南昌轨道交通集团有限公司,南昌330199中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,杭州311122中国铁路南昌局集团有限公司,南昌330009
刊名：北京交通大学学报
Journal：JournalofBeijingJiaotongUniversity
年，卷(期)：2024, 48(1)
分类号：U455.43
关键词：盾构管片 数值模拟 超载 卸载 足尺试验 接头
Keywords：shieldtunnelsegment numericalsimulation overload unloading full-scaletest joint
机标分类号：U455.43TU391U231.3
在线出版日期：2024年4月28日
基金项目：超、卸载作用下考虑接头影响的盾构管片承载性能研究[
期刊论文] 北京交通大学学报--2024, 48(1)胡梦豪 石钰锋 蒋亚龙 黄展军 张荣锋 顾大均地表堆载或侧方开挖卸载易诱发盾构隧道病害,影响施工及运营安全.现有研究难以综合定量评价超、卸载作用下盾构隧道的承载性能,其数值模型大多仅考虑环向或纵向接头的单一影响,将接头等效为切向及法向弹簧,难以考虑接头的...参考文献和引证文献
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关键词：盾构管片,数值模拟,超载,卸载,足尺试验,接头,
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