文档名：双线矩形顶管上穿施工对地铁盾构隧道影响分析
摘要：针对新建矩形顶管上穿作用下盾构隧道结构受力和变形特点认识不足的问题,以双线矩形顶管综合管廊上穿地铁盾构隧道工程为背景,通过建立三维有限元模型,研究既有盾构隧道在双线矩形管廊上穿施工诱发下的管片及其接头变形机制.首先,构建接头受力-位移的关系模拟管片间接头的受力变形过程,并以管环承载性能足尺试验验证其有效性.然后,依托工程实例,进一步建立盾构隧道结构-地层三维有限元模型.最后,对比现场监测和数值模拟的结果,全面分析盾构隧道纵向变形、环间错台和接头剪力等规律.研究结果表明:首次穿越的综合管廊诱发的盾构隧道隆起占据主导,而二次穿越的低位箱涵对最大隆起量贡献仅为9％;主要穿越区内管环呈现竖椭圆化收敛变形,拱顶隆起位移最大,分别为拱腰和拱底的1.15倍和1.35倍;盾构隧道沿纵向的隆起曲线呈现"阶梯状",隆起位移主要以管片环间受剪切产生的错台为主,其中拱顶错台量最大,为拱腰和拱底的1.1倍和2倍;穿越影响区内管片环间接头剪切力呈现非均匀分布,拱顶和拱腰遭受较大剪力,而拱底所受剪力最小;穿越区边缘位置管片环间接头剪切力最大,约为穿越中心区管片环间接头剪切力的2.6～2.8倍.相关研究成果可为新建隧道上穿盾构隧道保护与监测提供支持.
Abstract：Insufficientunderstandingofthestructuralforcesanddeformationsofshieldtunnelsundertheinfluenceofnewdual-linerectangularpipejackingover-crossinghaspromptedthisstudy.Focus-ingonthecomprehensiveutilitytunnelover-crossingofmetroshieldtunnels,athree-dimensionalfi-niteelementmodelisdevelopedtoinvestigatethedeformationmechanismsofsegmentalringsandjointsinducedbytheover-crossingconstruction.Firstly,thestress-displacementrelationshipforseg-mentaljointsisestablishedtosimulatetheforceanddeformationprocessbetweensegments,validatedthroughfull-scaletestsonsegmentalringbearingperformance.Secondly,a3Dfiniteelementmodeloftheshieldtunnelstructureandstratumisconstructedbasedonengineeringexamples.Finally,com-parisonbetweenfieldmonitoringandnumericalsimulationsallowsforacomprehensiveanalysisoflon-gitudinaltunneldeformations,ringmisalignments,andjointshearforces.Theresultsindicatethattheprimaryutilitytunnelcrossinginducespredominanttunnelheave,withthesecondarycrossingcontrib-utingonly9％tothemaximumheave.Notably,thesegmentalringsexhibitverticalovalizationconver-gencewithinthemaincrossingarea,withthetunnelcrownexperiencingthegreatestheavedisplace-ment,measuring1.15timesthatofthetunnelwaistand1.35timesthatofthetunnelinvert.Asteppedtunnelheavecurveisobservedlongitudinally,primarilydrivenbycircumferentialjointmisalignmentsinducedbyshearforces.Thetunnelcrownexhibitsthelargestmisalignment,at1.1and2timesgreaterthanthetunnelwaistandinvert,respectively.Theshearforcearoundcircumferentialjointswithinthecrossingareaareunevenlydistributed,withthetunnelcrownandwaistexperiencingsignifi-cantshearforces,whilethetunnelinvertfacesminimalshear.Maximumshearforcesaroundcircum-ferentialjointsarelocatedatthecrossingedges,approximately2.6to2.8timeshigherthanthoseatthecenterofthecrossingrange.Theseresearchfindingsoffervaluableinsightstosupportprotectionandmonitoringstrategiesforshieldtunnelsduringover-crossingtunnelingoperations.
作者：霍超 阮恒丰 李忠超 梁荣柱 肖铭钊 高坤[5] 郭杨[5]Author：HUOChao RUANHengfeng LIZhongchao LIANGRongzhu XIAOMingzhao GAOKun[5] GUOYang[5]
作者单位：武汉市市政建设集团有限公司,武汉430023中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;中国地质调查局武汉地质调查中心(中南地质科技创新中心),武汉430205武汉市市政建设集团有限公司,武汉430023;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074中国地质大学(武汉)工程学院,武汉430074;安徽省建筑科学研究设计院,合肥230001;绿色建筑与装配式建造安徽省重点实验室,合肥230031安徽省建筑科学研究设计院,合肥230001;绿色建筑与装配式建造安徽省重点实验室,合肥230031
刊名：北京交通大学学报
Journal：JournalofBeijingJiaotongUniversity
年，卷(期)：2024, 48(1)
分类号：TU378
关键词：盾构隧道 矩形顶管 上穿施工 数值模拟
Keywords：shieldtunnel rectangularpipejacking over-crossingconstruction numericalsimulation
机标分类号：U451R783.5TU43
在线出版日期：2024年4月28日
基金项目：双线矩形顶管上穿施工对地铁盾构隧道影响分析[
期刊论文] 北京交通大学学报--2024, 48(1)霍超 阮恒丰 李忠超 梁荣柱 肖铭钊 高坤 郭杨针对新建矩形顶管上穿作用下盾构隧道结构受力和变形特点认识不足的问题,以双线矩形顶管综合管廊上穿地铁盾构隧道工程为背景,通过建立三维有限元模型,研究既有盾构隧道在双线矩形管廊上穿施工诱发下的管片及其接头变形...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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