地铁盾构管片正弯矩加载的研究
地铁盾构管片正弯矩加载的研究
图６ 端部 有滚杠时挠 度随荷载的 变 从上述 表ｌ 和图５ 图６ 与 可以看出端 时 挠度 每增加 一个单位 ， 载力增 加９ 加 ０ 而端部 有滚 杠时 的 挠度 每增加 一 个单位 增． ４ ＫＮ， ￣ ０ 即后者 随荷 载的增加挠 度变 Ｉ ］ 快。 ４结 论 （ ） 上 述 可知 管 片 在 不 同 加 １ 从 式 不 同 支 撑 下 ， 变 形 承 载 力也 是 不 其 的， 部 平 放 时其 承受 ９ ０ ３ ２ ０ Ｋ 端 ０ × ＝ ７０
的设 计和 管片缩小 模 型【 来研 究衬 砌管片 的 ６ 】 力学性能和结 构性能也越 来越多， 本文以沈 阳 地铁盾 构区间为背景 ， 进行地铁 盾构 衬砌管片 ｌｌ ： 足尺试件 的加 载研究分析 ， 根据 钢 筋混凝 土管片在 正弯矩 加 载时 其端 部支 撑不 同时 其 受 力及破 坏情况 的对 比来 分析 何种 加 载方案
引言
目前对 于 地铁 衬砌管 片力学性 能 的分 析 和检测还很 少， 于裂缝控制研 究还处于 开始 对 阶段 ， 相关标 准 和规范 ｌ 】 体规 定和控 ｌ 中具 一３ 制还不完善 ， 相关施 工手册 【 中也没有明确规 ４ ］ 定裂缝 控制范 围， 国内对于地铁管片的力学性 能、 抗渗性 能试验 ｆ 做了不少 研究 ， ５ 】 通过 管片
试 验 材 料 采 用隧 道预 制钢 筋混 凝土 衬 压坏 ， 滚杠在管片 侧面的中心处 ， 具体见图４ 。 卸荷后基 本能 回到原点 ， 而固结不好的滚 砌管片， 阳市政 地铁 管片有 限公司生 产， 沈 用 其卸荷后有很大 的挠 度不能回弹 ， 明其 说 ３试 验结果 比较 于沈 阳地铁 盾 构 区间。 通 环 由６ 普 片组 成 ， 包 端 部 平放 时的挠 度 随千 斤顶的加 载变 化 也 比平放时要大 。 括三块 标 准块 、 两块 邻接块 与 一块 封 顶块 ， （ 端部 固结的越好， ４ ） 其回弹能力越 情 况见 图５ 端 部 有滚杠 时挠 度随 千斤顶的 加 ， 现 以标 准 块 为为研 究 对 象 ， 尺寸 规 格为外 径 载 变化情 况见 图６ 其 中３ ７ 。 — 为上侧 中心千斤 顶 ６ ０ ｍｍ， ００ 内径５ ０ ｍｍ， ４０ 管片宽 度１０ ｍｍ， ２０ 的 加载值 ， — 为管 片中心 螺栓孔 处的挠 度 变 ２３ 厚度３ ０ ０ ｍｍ， 混凝土等级 为Ｃ ０ ５。 化值 。 １ 试 验方案 ． ２ 采 用三点径 向集 中力代 替均 布荷载 ， 管片
盾构管片结构的力学行为分析
· １６７０ ·
吉 林 大 学 学 报 （工 学 版 ）
第 ４１ 卷
头的位置处削弱 很 多，因 此 管 片 的 力 学 性 能 与 刚 度均匀情况 下 相 比，有 很 大 的 差 别。 可 见 在 管 片 设计中如何将这种环向刚度分布的不均匀性反映 到 设 计 计 算 过 程 中 ，决 定 了 管 片 设 计 的 精 确 性 。
（１）接 头 部 位 损 失 掉 的 抗 弯 刚 度
为了研究方便，将管片 环 在 第ｉ个 接 头ｄｉ 位
置处损失掉的抗弯刚度展为级数形式：
!
∑ ξＥ１Ｉ１ ＝ ｑｎｓｉｎ（ａｎθ） ｎ＝１
（１）
∫ 式 中 ：ａｎ 、ｑｎ
为 系 数，ａｎ
＝
ｎ ２
，ｑｎ
＝
２ π
［ｄｉ ξ ｄｉ－ｃｉ
·
∫ Ｅ１Ｉ１·ｓｉｎ（ａｎθ）ｄθ＋ ｄｉ＋ｃｉξ·Ｅ１Ｉ１·ｓｉｎ（ａｎθ）ｄθ］＝ ｄｉ
本文结合管片 的 组 成 特 点，考 虑 了 接 头 导 致 的环向抗弯刚度 分 布 不 均 匀 情 况，提 出 了 一 种 可 以精确定位管片衬砌的接头位置以及管片环向抗 弯刚度不均匀性 的 力 学 模 型，并 对 管 片 的 力 学 行 为 进 行 了 分 析 ，为 实 际 工 程 应 用 提 供 了 参 考 。
设无接头部位管片横截面的完整抗弯刚度为 Ｅ１Ｉ１；接头的存在会导致 管 片 环 在 接 头 部 位 抗 弯
刚 度 下 降 ，设 管 片 环 抗 弯 刚 度 的 损 失 效 率 为ξ，则 管片环在 接 头 部 位 损 失 掉 的 抗 弯 刚 度 为ξＥ１Ｉ１， 管片环在 接 头 部 位 最 终 剩 余 的 有 效 抗 弯 刚 度 为
正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性数值模拟研究
正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头动力特性数值模拟研究目录一、内容简述 (1)1. 研究背景与意义 (2)1.1 工程背景及问题提出 (3)1.2 研究目的与意义 (4)2. 文献综述 (5)2.1 管片接头加固技术现状 (6)2.2 粘钢加固技术应用及效果 (7)2.3 动力特性数值模拟研究现状 (7)二、工程概况与模型建立 (9)1. 工程概况及管片结构特点 (9)1.1 工程基本情况介绍 (10)1.2 管片结构形式及尺寸参数 (11)2. 数值模拟模型建立 (12)2.1 模型假设与简化处理 (13)2.2 模型参数设置与输入条件分析 (13)三、正弯矩循环加载下粘钢加固分析 (15)一、内容简述随着现代建筑技术的飞速发展，地下交通工程和高层建筑日益增多，深大基坑开挖和高层建筑结构设计也变得越来越复杂。
在此背景下，钢管混凝土结构作为一种新型的结构形式，因其具有自重轻、强度高、抗震性能好等优点，在实际工程中得到了广泛应用。
在实际工程应用中，钢管混凝土结构往往受到复杂的荷载作用，如土压力、水压力、风荷载等，这些荷载会导致钢管混凝土结构产生弯曲变形，进而影响结构的承载能力和安全性。
为了提高钢管混凝土结构的承载能力和安全性，粘钢加固技术应运而生。
粘钢加固技术通过在混凝土表面粘贴钢板，利用钢板与混凝土之间的粘结力来增强混凝土的抗拉强度和抗压强度，从而提高结构的安全性和耐久性。
粘钢加固技术在应用过程中仍存在一些问题，如焊接残余应力、界面应力等问题可能导致加固后的结构在动力荷载作用下产生疲劳损伤和脆性破坏。
本文以正弯矩循环加载下粘钢加固管片接头为研究对象，采用数值模拟的方法，探讨了不同加固方式、加固参数对管片接头动力特性的影响。
通过对比分析，本文旨在为实际工程应用提供理论依据和技术支持，推动粘钢加固技术在地下交通工程和高层建筑中的应用和发展。
1. 研究背景与意义随着城市交通的快速发展，地下铁路、隧道等工程在城市建设中的地位日益重要。
地铁盾构隧道管片结构受力特征模型试验研究
地铁盾构隧道管片结构受力特征模型试验研究【摘要】以南京地铁区间盾构隧道为研究背景，通过大比例模型试验，对盾构隧道管片三种拼装方式的受力特征进行了深入研究。
研究结果表明，拼装方式对管片受力特征有很大的影响，并提出了合理的管片拼装方式。
【关键词】盾构隧道模型试验管片拼装通缝错缝1前言盾构法隧道衬砌结构是由若干弧形的管片拼装成环，然后每环之间逐一连接而成的，管片与管片、环与环之间通过螺栓或其他方式连接。
管片的拼装力式有通缝和错缝两种。
所有衬砌环的纵缝呈一直线的情况称之为通缝拼装；相邻两环间纵缝相互错开的情况称之为错缝拼装。
不同的拼装方式必将对管片的受力特征有重大的影响。
为探明在南京地区特定的地质条件下，不同管片拼装方式对管片受力特征的影响以及合理的管片拼装方式等问题，作者以南京地铁区间盾构隧道为研究背景，进行了考虑隧道与土体相互作用性的大比例尺模型试验研究。
2试验概况2.1试验原型隧道采用单层装配式钢筋混凝土管片衬砌，隧道内径5 500mm，管片厚350mm，宽1 200mm。
衬砌环分为6块，下部三块标准块的圆心角为67．5度，两邻接块的圆心角为68．0度，割顶块的圆心角为11．5度。
纵向接头16处，按22．5度等角度布臵。
分块图见图1。
图1 原型管片衬砌分块图2．2相似材料试验以几何相似比Cl=12和容重相似比Cr＝1为基础相似比，其他物理力学参数根据相似理论推围岩均采用特定比例的重晶石粉、石英砂、松香和凡士林的热融混合物模拟。
这些混合材料在化学反应结束后，基本不受温度和湿度的影响，以高压方法加压成型，围岩模型和原型物理力学参数见1表管片混凝土采用水膏比为1：1．50的特种石膏材料，通过预制加工现场安装的方法模拟，力学指标以石膏终凝时的实验值为准，管片混凝土原型与模型的力学参数见表2；管片混凝土环向主筋的相似材料采用直径1．2miil的铁质材料通过原型与模型的等效抗弯日渡EA模拟。
表 1 围岩模型和原型物理力学参数全部试验在专门制作的台架式钢板试验模型槽内进行。
盾构衬砌管片接头内力变形统一模型及试验分析
盾构衬砌管片接头内力变形统一模型及试验分析一、内容概要随着城市地铁建设的发展，盾构施工技术已经成为地铁隧道工程的主要施工方法。
然而盾构施工过程中的管片接头是影响隧道结构安全和使用寿命的关键因素之一。
为了解决这一问题，本文对盾构衬砌管片接头内力变形进行了统一模型的研究，并通过试验分析验证了模型的有效性。
首先本文从管片接头的结构特点出发，分析了管片接头在盾构施工过程中所受到的外力作用，包括盾构机推进力、土压力、地下水压力等。
在此基础上，建立了考虑这些外力的管片接头内力变形统一模型，该模型能够全面描述管片接头在不同工况下的内力变形规律。
其次为了验证模型的有效性，本文采用实验室试验的方法，对不同类型的管片接头进行了静载荷试验。
通过对试验数据的分析，得出了管片接头在不同工况下的内力变形分布规律，以及关键参数对内力变形的影响程度。
同时根据试验结果对模型进行了修正和完善。
本文结合实际工程案例，对所建立的模型进行了验证。
通过对实际施工中的管片接头内力变形的监测数据进行分析，证实了模型的有效性和实用性。
此外本文还提出了针对不同类型管片接头的内力变形控制措施，为盾构施工提供了有针对性的技术指导。
1. 研究背景和意义随着城市化进程的加快，盾构施工技术在地下工程中的应用越来越广泛。
盾构施工过程中，管片接头是连接盾构机与隧道壁的关键部件，其性能直接影响到隧道的结构安全和使用寿命。
然而目前关于盾构衬砌管片接头内力变形的研究尚不完善，主要集中在理论分析方面，而实际应用中的效果评价和改进措施仍需进一步探讨。
因此建立一套统一的盾构衬砌管片接头内力变形模型，以指导实际工程应用，具有重要的理论和实践意义。
首先研究盾构衬砌管片接头内力变形统一模型有助于提高工程质量。
通过对管片接头内力变形规律的深入研究，可以为工程设计提供更为精确的理论依据，从而降低工程风险，确保工程质量。
此外该模型还可以为施工过程中的质量控制提供技术支持，有助于提高施工效率和降低成本。
盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版
盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版盾构隧道是一种“越挖越精”的人工隧道，现在已经成为了城市地下工程建设的重要技术手段之一。
然而，由于地铁线路的复杂性和多样性，在隧道转弯时，传统的盾构隧道技术面临很大的挑战。
因此，研究盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版是当前一个非常热门的话题。
盾构隧道中的环管片是沿着纵向方向连接的一系列“环”，这些环当中有的是直管片，有的是转弯环。
转弯环的主要作用是将车辆或列车引入或退出隧道的转弯路段。
相比其它管片，转弯环的设计更加复杂，因为它不仅要考虑车辆通行、安全性和稳定性的问题，还需要考虑弯道的起始点和终点、曲率半径的大小、线路方向的变化等。
在缓和曲线的排版中，应该注意以下几个要点：一、弯道半径的选择：弯道半径的选择是非常重要的，过大或者过小的弯道半径都会对开挖施工和车辆通行产生影响。
一般来讲，弯道的曲率半径应该根据盾构机的直径、环片的长度、土层的性质、地下管线、地质构造等因素加以考虑。
二、环片旋转角度的确定：环片的旋转角度是指与前一环片的夹角，它的取值应该根据盾构机的转向精度、导向方向、刀盘位置和转弯路段长度来综合确定。
一般情况下，转弯路段长度越短，环片旋转角度应越小；转弯路段长度越长，环片旋转角度应越大。
三、环片宽度的设计：环片的宽度不仅取决于行车通行的道路宽度，还要考虑隧道的纵向坡度、横向坡度和侧向承受力等因素。
在实际施工中，应该根据具体情况进行量测和精确定位，确保环片宽度的设计符合车辆通行的要求。
四、环片高度的确定：环片的高度取决于施工时的土压力、地下水情况等因素。
同时，环片的高度也应该考虑到车辆通行和隧道空间利用率等因素。
在设计环片高度时，应该综合考虑这些因素，保证隧道的稳定性和通过性，同时最大限度地利用地下空间。
总之，盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版是一个非常复杂的问题，需要在众多因素的综合考虑中进行设计和实施。
因此，为了保证盾构隧道的安全性、稳定性和通行性，应该从多个角度来考虑，实现最优方案。
粘性地层地铁盾构隧道管片结构力学特征研究
粘性地层地铁盾构隧道管片结构力学特征研究摘要以南京地铁一号线为工程背景,采用现场试验的研究手段对穿越粘性地层的盾构隧道管片结构在施工全过程和稳定期的力学行为进行了系统研究,同时采用考虑结构与地层相互作用的梁-弹簧模型对其进行了有限元数值模拟分析,并将结果进行比较和综合,提出了粘性地层条件下地铁盾构隧道管片结构的设计原则与方法。
关键词盾构隧道管片结构现场试验数值模拟力学分析1 前言盾构隧道单层拼装式管片衬砌结构的内力及变形计算模型,通常采用均质圆环模型[1]及考虑管片接头效应的梁-弹簧模型[2,3]。
虽然梁-弹簧模型考虑了管片接头效应,但实际的荷载模式及结构与围岩的作用模式等都是建立在一定的假设基础上,结果随参数取值的不同而具有较大的差异,具体的作用模式还有待进一步研究确定[2]。
为探明施工过程盾构隧道管片结构的力学行为特征,本文采用现场试验的研究手段对穿越粘性地层的盾构隧道管片结构在施工全过程和稳定期的力学行为进行系统研究,并将结果与梁-弹簧模型进行比较和综合,提出粘性地层条件下地铁盾构隧道管片结构的设计原则与方法。
2 试验概况2.1 试验断面现场试验断面位于南京地铁一号线TA15标段桩号YK13+872处,洞身位于淤泥质粉质粘土中,隧道上覆约4m厚淤泥质粉质粘土,表层为粉砂夹细砂,隧道埋深9m左右,地质概况如图1所示。
地铁区间盾构隧道采用单层装配式钢筋混凝土管片构筑衬砌环,管片环内直径5.50m,幅宽1.20m,厚0.35m。
衬砌环由6块管片组成,封顶块圆心角21.5°,2个邻接块圆心角68.0°,3个标准块圆心角67.5°,每环管片设16处纵向接头,接头按22.5°等角度布置,管片环在纵向采用45°错缝式拼装,衬砌管片环拼装及试验断面如图2所示。
2.2 试验内容现场试验从管片衬砌托环瞬间开始一直到各测试项目稳定为止。
试验内容包括作用在盾构隧道管片结构上的土压力、孔隙水压力以及管片结构的内力:采用量程为0.3MPa的XYJ-3型刚弦式土压力盒测试土压力;采用量程为0.2MPa的XJS-2型孔隙水压力计测试孔隙水压力;采用量程为3000微应变的XJH-2型刚弦钢筋应变仪测试管片内、外侧应变,通过管片内、外侧应变再得出管片的内力。
上软下硬复合地层地铁盾构隧道管片的力学性态研究
摘要针对上软下硬复合地层这种特殊的地层结构，现有的地铁盾构隧道设计和施工更多的凭借工程师已有经验，迄今为止仍没有可以依据的理论体系和设计施工规范，而在此地层中，衬砌管片环受力及变形特征与在均一岩土层中势必会有所区别，本文试图对该课题进行一些探索，针对设计方法、施工阶段、地铁列车运营阶段及地震荷载作用下等多个不同方面，开展如下几个方面的工作：（1）建立精细三维管片模型，模拟上软下硬复合地层中盾构隧道管片的受力特征，并对衬砌管片环在岩层中的地层复合比进行参数分析。
研究结果表明：上软下硬复合地层中，管片环拱底处几乎没有竖向位移，管片环拱顶及拱腰向内侧收敛。
在设计时轴力取梁-弹簧法得到的最大轴力进行设计即可，弯矩的取值与地层复合比有关，在设计时应将地层复合比m=0.85当作关键工况，予以考虑。
（2）对上软下硬复合地层施工过程中千斤顶顶推力进行公式推导，以珠海市区至珠海机场地铁盾构工程为背景，模拟上软下硬复合地层中盾构隧道施工阶段管片的变形特征，并对管片环在岩层中的地层复合比进行参数分析。
研究结果表明：理论计算公式得到的千斤顶顶推力大小与实测结果相差不大，能够用来指导实际施工及数值模拟，施工过程中，随着地层复合比m的改变，衬砌管片环的纵向及横向变形均会发生变化，当地层复合比为0.5时，盾尾管片环上下纵向差异变形达到最大。
（3）建立上软下硬复合地层盾构隧道的二维数值模型，基于地层结构法，研究列车动荷载及地震荷载作用下衬砌管片环的力学行为，探讨衬砌管片环及周围围岩的稳定性控制机理，运用经验公式，对长期动荷载作用下的永久沉降进行预测，并对盾构隧道由软土层进去硬岩层时的差异沉降进行理论分析，给出差异沉降过大的处理方法。
关键词：复合地层；盾构；管片；顶推力；运营；数值分析；地层复合比ABSTRACTNowadays design and construction of the metro shield tunnel is more depond on the experience of the engineer when tunnelling under the condition of upper-soft and lower-hard composite stratum, and no theoretical design and construction system to rely on. The deformation and mechanical behavior of the segment lining ring in this stratum certainly be differ with in homogeneous soil layers. This paper attempts to explore some of the issues, focusing on some different aspects: design methods、construction phaseoperation phase and worked under earthquake on the following aspects:(1)3D simulation model was build, which included the segment and bolt, to simulation the deformation and stress during the shield tunneling under the condition of upper-soft and lower-hard composite stratum, and then analysis the influence of the ratio of soft soil in complex formation. The results show that there is almost no vertical displacement at the crown of the segment ring, and the arch segment convergences to the inner side under the condition of upper-soft and lower-hard composite stratum. The axial force calculated by spring-beam method can be used in shield tunnel segment structure design, the bending moment of segment is related to the ratio of soft soil, m=0.85 should be taken into consideration when constructional design.(2) The lifting jack force of the shield tunnel during the construction phase take the empirical value in simulation, while in this paper, the lifting jack force formula is obtained in the context of upper-soft and lower-hard composite stratum based on practical engineering, namely, the Zhuhai urban subway to airport. Three-dimensional finite element software is adopted to analyze the deformation and mechanical behavior of the segment through 10 segment rings of the tunnel when tunneling at the construction stage. Result from calculation of the influence of the parameters m, which is the indicator of the composite ratio of the upper-soft and lower-hard stratum, shows that: there exists only little difference between the result of theoretical calculations and actual measurements, which means that the theoretical calculation can be used to provide reference to the actual construction and numerical simulation. Longitudinal deformation and lateral deformation of the lining segment ring will change with the composite ratio m during the construction stage. The additional bendingmoments induced by the uniformly distributed loads F s and F l reached their maximum values when m=0.5, and accordingly, the longitudinal deformation difference will reach its maximum （1.4mm）at the tail pipe.(3)Based on stratum structure method, the 2D model of the operation stage of the subway and earthquake under the condition of upper-soft and lower-hard composite stratum were established to discuss the mechanical behavior of the segment lining ring under the train dynamic loading, and discuss the stability mechanism of the segment lining ring and the surrounding rock. Permanent settlement under long-term dynamic loading was predicted with the empirical formula, the theoretical analysis of when the shield tunnel from soft soil layers into a hard rock, the processing method of excessive differential settlement was given in this paper.Keywords:Composite stratum; Shield tunnel; Segment; The lifting jack force; Operations; Numerical analysis; The composite ratio of soft soil;目录目录...................................................................................................................................... I V 第一章绪论.. (1)1.1 选题的背景和研究意义 (1)1.1.1 选题背景 (1)1.1.2 研究意义 (2)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 管片计算理论研究现状 (3)1.2.2 盾构隧道施工阶段管片的力学响应研究现状 (3)1.2.3 运营阶段管片力学响应研究现状 (4)1.2.4 地震荷载作用下管片力学响应研究现状 (6)1.2.5 研究现状评价 (7)1.3 本文主要工作与创新点 (8)1.3.1 研究技术路线 (8)1.3.2 主要研究内容 (8)1.3.3 主要创新点 (9)第二章上软下硬复合地层盾构隧道管片设计方法研究 (10)2.1 引言 (10)2.2 管片设计方法说明及比较 (12)2.2.1 惯用法 (12)2.2.2 修正惯用法[52] (12)2.2.3 多铰圆环法[52] (13)2.2.4 梁-弹簧法[13] (14)2.3 上软下硬复合地层中盾构隧道管片受力分析 (15)2.3.1 地层复合比[53]的概念 (15)2.3.2 管片的受力模型 (15)2.3.3 模型的建立 (16)2.3.4 计算结果及分析 (21)2.4 上软下硬复合地层盾构隧道管片结构设计与传统设计方法的比较 (29)2.5 本章小结 (31)第三章上软下硬复合地层盾构隧道施工阶段管片力学性态研究 (33)3.1 引言 (33)3.2 施工阶段衬砌管片的主要荷载 (33)3.2.1 千斤顶顶推力 (33)3.2.2 注浆压力 (37)3.2.3 水土压力 (37)3.3 上软下硬复合地层盾构隧道施工阶段的数值模拟及分析 (37)3.3.1 模型的建立 (37)3.3.2 千斤顶顶推力理论计算值与实测结果对比分析 (39)3.3.3 计算结果分析 (40)3.4 施工阶段不同地层复合比的影响分析 (42)3.5 本章小结 (47)第四章上软下硬复合地层盾构隧道运营阶段管片动力响应分析 (48)4.1 引言 (48)4.2 运营期数值模拟及响应分析 (48)4.2.1 地铁列车荷载的模拟 (48)4.2.2 动力时程分析 (49)4.2.3 模型的建立 (51)3.2.4 位移内力响应分析 (53)4.2.5 周围围岩响应分析 (55)4.2.6 不同地层复合比下响应分析 (55)4.3 长期循环列车荷载作用下累计沉降分析 (59)4.3.1 动荷载作用下累计变形理论 (59)4.3.2 动荷载作用下长期累计变形产生的差异沉降分析 (61)4.4 本章小结 (65)第五章上软下硬复合地层盾构隧道地震动力响应分析 (67)5.1 引言 (67)5.2 有限元模型的建立及分析 (67)5.2.1 地震波的选取 (67)5.2.2 模型的建立 (68)5.2.3 结果分析 (68)5.3 不同地层复合比下地铁盾构隧道地震动力响应分析 (69)5.4 不同地震级别的动力响应分析 (72)5.5 本章小结 (73)结论、建议、成果及展望 (74)结论 (74)建议 (74)成果 (75)展望 (75)攻读硕士学位期间取得的研究成果 (80)致谢 (81)第一章绪论第一章绪论1.1 选题的背景和研究意义1.1.1 选题背景城市轨道交通地铁盾构隧道属于浅岩层隧道结构，现有的设计理论及方法均建立在均质地层的基础上，而均质地层在自然界中并不存在，当隧道断面内的岩土力学性质相差不大时是适用的，但若为复合地层时，其适用性有待商榷。
小直径盾构隧道管片抗弯承载试验研究
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盾构隧道管片受力与变形研究
收稿日期：２００８－０６－２４作者简介：李鹏程（１９６６－），男，安徽桐城人，毕业于西南交通大学，高级工程师。
０引言装配式衬砌拼装方式主要分为通缝和错缝两种，在地层条件较好的欧洲国家，较多认为通缝拼装的衬砌结构符合“柔性衬砌”的设计理念，能够充分调动周围土体的自承能力，在设计上更加经济合理。
而在软弱地基较多的日本，自１９７８年村上博智、小泉淳指出错缝拼装的衬砌结构具有纵向加强效应后，就基本不再采用通缝拼装。
我国使用盾构隧道技术已有５０余年的历史，但尚未形成统一的设计施工标准，通、错缝拼装方式均有应用。
建立适合于通、错缝隧道的隧道衬砌计算模型，从力学的角度对比通、错缝拼装受力及变形对于盾构隧道的设计施工具有现实意义。
本文以上海地铁Ｍ９线设计为研究实例，采用梁－弹簧模型对通用管片结构进行有限元计算分析，主要研究通用管片结构在不同拼装方式条件下的力学行为，并得出设计和施工中的控制拼装方式。
１模型建立１．１装配式衬砌的结构特征盾构隧道装配式衬砌结构是由若干弧形管片拼装成环，每环之间逐一连接而成的。
管片与管片之间、环与环之间通过螺栓或其它方式连接。
所谓通缝拼装，是指所有衬砌的纵缝成一直线，相邻环间的环缝成一闭合圆的管片拼装方式。
衬砌的环缝或纵缝相互错开的情况称为错缝拼装，由于技术条件限制，目前国内采用环向错缝拼装的隧道极少，本文所提到的错缝拼装均指纵向错缝拼装。
通缝拼装的衬砌各环接头位置相同，受荷相同情况下结构变形一致，相邻环间无剪力及弯矩的传递。
而错缝拼装的衬砌接头位置交错，致使相邻环间变形迥异，剪力通过环面间摩擦、纵向螺栓的连接作用、凹凸榫的咬和等途径传递，弯矩在接头处向相邻环传递。
由于上述结构特征的存在，在建立衬砌结构计算模型时应考虑管片与接头刚度的差异以及错缝拼装时相邻环间剪力的传递。
１．２计算模型如图１定义Ａ－Ｂ－Ａ型错缝拼装衬砌相邻的两环为一个拼装循环。
在不计隧道纵向变形的情况下，通缝拼装衬砌的每一环及错缝拼装的每一个拼装循环的横向受力分析均可视为平面应变问题。
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地铁盾构管片正弯矩加载的研究
【摘要】伴随着经济的不断地发展，我国的各行各业都迎来了发展的春天。
步入新世纪以来，我国的整体的经济实力得到了很好地提升，尤其在一些基础工程方面，取得了很大的成绩。
像是我们最为常见的地铁工程就是非常重要的例子，应时代的需求，我们原有的技术在很多的方面都得不到满足，大大的影响了行业的向前发展，正是因为这样，我们的地铁领域在不断地进行改革，目的就是为了更好地发挥未被开发的作用。
本文就地铁盾构管片中展开了讨论，希望能够带给人们更多的启示。
【关键词】地铁;盾构衬砌管片
引言
目前对于地铁衬砌管片力学性能的分析和检测还很少，对于裂缝控制研究还处于开始阶段，相关标准和规范中具体规定和控制还不完善，相关施工手册中也没有明确规定裂缝控制范围，国内对于地铁管片的力学性能、抗渗性能试验做了不少研究，通过管片的设计和管片缩小模型来研究衬砌管片的力学性能和结构性能也越来越多，本文以南昌地铁盾构区间为背景，进行地铁盾构衬砌管片1:1足尺试件的加载研究分析，根据钢筋混凝土管片在正弯矩加载时其端部支撑不同时其受力及破坏情况的对比来分析何种加载方案更接近实际受力情况，结合钢筋混凝土管片的极限抗裂强度及抗破坏能力来分析控制衬砌管片在实际中的更优受力。
1、试验概况
1.1试件
试验材料采用隧道预制钢筋混凝土衬砌管片，南昌城建构建有限公司生产，用于南昌地铁盾构区间。
普通环由6片组成，包括三块标准块、两块邻接块与一块封顶块，现以标准块为为研究对象，尺寸规格为外径6000mm，内径5400mm，管片宽度1200mm，厚度300mm，混凝土等级为C50。
1.2试验方案
采用三点径向集中力代替均布荷载，管片两端部模拟实际所受轴力作用，通过分配梁施加径向荷载。
1.2.1管片两端部直接坐落在反力架的焊制台架上，通过分配梁施加径向荷载，管片加载端部布置。
1.2.2端部调整后的实验方案，管片与反力架之间加一滚杠，滚杠与管片之间加一层钢板以防混凝土被局部压坏，滚杠在管片侧面的中心处。
2、试验结果比较
端部平放时的挠度随千斤顶的加载变化情况；端部有滚杠时挠度随千斤顶的加载变化情况。
有的会出现侧中心千斤顶的加载值，还有些会出现管片中心螺栓孔处的挠度变化值。
可以看出端部平放时挠度每增加一个单位，加载力增加90KN，而端部有滚杠时的挠度每增加一个单位荷载增加40KN，即后者随荷载的增加挠度变化更快。
进行每一项技术的改革的过程都是通过多次、多种类型的方式所进行的，我们今天谈到的这方面的不同方面的比较就是这样的，不同的类型进行评估比较，能够更加明显地看出其优点，这样能够更好地提出指引的方向，这样才会更加的有利于行业的前行。
3、分析
通过上面的介绍分析，我们有了更进一步的认识，一项工程想要做好就要从方方面面入手，在可推性改进的角度入手，这样就能更好地达到预期的目标，下面就是我们今天在这一方向进行总结的：
(1)从上述可知管片在不同加载方式不同支撑下，其变形承载力也是不一样的，端部平放时其承受900×3=2700KN时其挠度为9.88cm;端部加滚杠后在其承载力750×3=2250KN下其中心挠度已达到18.23cm，远大于平放时的变形。
(2)端部固结的越好，(如平放在台座上)其挠度变化越小，承载能力也越大;反之端部活动性越好，其上部挠度变化就越大，承载力越小。
(3)从回归曲线上可以看出端部平放时卸荷后基本能回到原点，而固结不好的滚杠时其卸荷后有很大的挠度不能回弹，说明其破坏也比平放时要大。
(4)端部固结的越好，其回弹能力越强。
4、人员素质的提升
就目前的形势而言，更多的采用先进的技术，这样对于我们的人员的素质提出了很大的要求，只有强大的理论的基础为后盾才能更好的进行工作。
现阶段整体呈现工作人员的老龄化程度在不断地加剧，尤其在高精尖人才这一块更加的严重。
这样就需要我们进行专业人才的快速的培养，只有这样才能更好的进行行业的改革。
我们在人才的培养着一块要很好地运用世界的先进的理论知识，在培训的过程中进行实践活动，从而使得人员能够更好的进行实际的联系，这样做的能够更好地锻炼我们的员工。
人才的培养需要一个非常长的时期，这样就要求我们
要进行很好地归纳总结，最大限度的挖掘我们身边的问题，这样能够更好的推动行业的前行。
我们只要按照形式的发展进行不断的改革，我相信在十年之后这方面的会涌现出一大批高素质人才。
5、制度化不断地完善
尤其在改革的方面，是处于一个是运行的阶段，很多的制度与体系都是在不断地完善的阶段，这样就要求我们要弥补这一区域的空白。
我们是知道的在地铁的相关的协调的单位有很多，这项工程是非常复杂的工作，只有个方面很好地协调才能有利于行业的发展。
这个时候就需要我们的对于改革阶段作出明确的标准与规定，只有这样才能更加的完善。
当我们的机制运营到一定的一定的阶段符合了正常的发展的轨迹的时候，我们就要进行正常的管理。
我们在这其间的大部分的工作都要由政府进行管理促进，只有强有力的后台，才能更好的推动这一领域的发展，这样就要求我们的政府的部门加以重视，能够更多的从实际出发，协调好相关单位的步调，弥补我们在实际的工作中遇到的不足之处，这也是我们未来发展的大趋势。
结束语
跨入本世纪以来，世界经济在持续的增长，我国的经济也迈入了一个新的台阶。
正是因为这样才多大的促进了经济的不断地向前发展，尤其在关系着民计民生的方面表现的尤为突出，我们的地铁建设就是非常明显的一个典例。
在原有的建设内容上人们只是单纯的考虑到使用的质量，在其设计以及材料等方面都有一定的问题存在。
近几年来，人们对于这些问题领域进行了很好地总结归纳，并且已经开始尝试着用技术的手段来弥补填平一些方面的不足之处。
通过实践表明现阶段已经取得了很大的成绩，对于未来的发展来说起到了很好的指引的方向。
我们还有很多的问题没有解决，需要我们在今后的实际的工作中寻求问题的解决的方案，只要我们沿着当前的发展的方向向前探索，我们的道路会越走越宽广，我相信我们的铁路建设在未来的发展一定会取得更大的成绩。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部. GB50152—92混凝土结构试验方法标准[S].北京:中国建筑工业出版社,1992.
[2]中华人民共和国建设部. GB50299～1999地下铁道工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,1999.
[3]中华人民共和国建设部.GB50164～92混凝土质量控制标准[S].北京:中国计划出版社,1992.。