盾构隧道衬砌接头刚度有限元分析
盾构隧道管片接头受力的精细化三维有限元分析
内侧受拉 的弯矩 为正弯矩 ，使 管片接头外侧受拉 的 弯矩为负弯矩 。正弯矩对应正 Ｐ ，负弯矩对应负 ｅ 。
表１ 接头计 算弯矩 不变时不 同偏心距 ｅ下 的７ ｆ （ 平及 竖向加
载 力
偏心距 ｅ ／ ｍ
＋ ０． １ ５
钢 质高强螺栓 、橡胶止水密封垫外侧混凝 土缝 隙之
１ ． ２ 材 料 本构 模 型 及 参 数
图 ３ 管 片 接 头 模 型 加 载 示 意 图
的影响 因素分析 １ ）弹性 橡胶 密封垫 。橡胶密 封垫 受压时 的装 ２ 管片接 头 。 ． １ 偏 心 距 ｅ对 接 头 Ｊ （ 。的 影 响 配力 一压缩量 曲线 通过橡胶密 封垫压缩试验 获取 ； ２ 此外通过显式有 限元 进行计算 ］ 。由于弹性橡胶 密
Ｆ
的压力 一压缩量数据 由试验数据或有 限元数值模拟
分析提供 。 隧 道 衬 砌 管 片 接 头 中 ， 网 格 划 分 均 采 用
Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ 单元 库 中的三维六面体八节点缩减积分单 元 （ Ｃ ３ Ｄ ８ Ｒ ｏ该 单元具 有更 高 的分析 精度 ，划分
较少数量 的单元可 以达到与大量 四面体单元相 同的 效果 ， 采用 的接头模 型总共 约 ２ ５ ０ ０ ０ 个单元 。
ｌ Ｏ ０
ｌ ｏ ０ 一ｌ ０ ０ —１ ０ ０ —１ ０ ０
Ｏ． １ ５ ０． ２ Ｏ ０． ２ ５
－
－
３ ）接触 面参 数设 置 。盾 构隧道衬 砌管 片接 头 两侧接触 面切向力 学特性采用各 向等 向 Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ 定 律 ，摩 擦 因数 ０ ． ８； 法 向力 学 特性 采 用 “ 硬接 触 ” （ ” Ｈ ａ ｒ ｄ ” Ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ） 模式 ，选用默认 的接触 面初始位 置 控 制方 法 。螺 栓 在套 筒 部分 的单元 用 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ 中的嵌 入 （ “ Ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ ”）约 束 方 式 嵌 入 管 片 单 元 中进行 计 算 。螺 栓螺 帽部分 单元 采用 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ中
盾构隧道衬砌接头刚度有限元分析
盾构隧道衬砌接头刚度有限元分析吴兰婷;兰宇;曾东洋【摘要】接头刚度是装配式衬砌结构设计的一个重要参数,通过有限元分析软件ANSYS建立了管片接头的平面和空间有限元模型,应用所建立的模型对影响接头刚度的主要因素即管片与管片之间垫层材料的性能和厚度、连接螺栓预紧力的大小及管片接头不同的受力状态进行了系统的分析,为盾构隧道管片设计提供了参考.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】3页(P181-183)【关键词】接头刚度;盾构隧道;有限元分析【作者】吴兰婷;兰宇;曾东洋【作者单位】中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】U455.431 概述盾构隧道技术是现代地下工程中广为采用的一种技术，由于其衬砌结构的特殊性和结构受力的复杂性，使得管片设计有很大难度。
隧道衬砌是一种预制的管片构件拼装结构，环向与纵向管片仅用螺栓连接，其结构形态具有典型非线性特征。
接头是装配式管片衬砌的薄弱环节，它很大程度上控制着衬砌结构整体的变形和承载力，因此接头的强度计算是整个结构计算中的重点内容。
表示管片接头处变形和受力的特征参数是接头刚度，它定义为接头产生单位转角所需的弯矩。
这一特征参数的特性对于衬砌隧道的受力状态和变形具有非常大的影响，因此管片的接头刚度是设计中一个十分重要的参数。
影响接头刚度的因素很多，主要有:接头的构造、连接螺栓的布置、管片与管片之间垫层材料的性能和厚度、连接螺栓的预紧力的大小与接头不同的受力状态等。
本文作者通过大型有限元计算软件，对影响接头刚度的因素进行了分析研究，并对这些影响因素提出了见解。
2 有限元分析模型的建立2.1 接头力学模型接头刚度主要包括接头轴向刚度系数Kn、接头剪切刚度系数Kv和接头弯曲刚度系数Kθ。
轴向刚度Kn基本上与整体式衬砌没有太大的区别，切向刚度Kv主要是由螺栓的抗剪模量以及接缝处的摩擦来提供，对装配式结构的内力影响不是很大，故在此不予考虑。
盾构衬砌管片环向接头刚度解析法及参数研究
盾构衬砌管片环向接头刚度解析法及参数研究晏启祥;陈行;陈文宇;张君臣;黄希【摘要】基于接头断面的不均匀变形、接头细部构造分析在正、负弯矩作用下接头分离前后的力学特性,分别给出管片环向接头的抗拉刚度和抗弯刚度在接头分离前后的非线性解析公式,以及接头抗压刚度和抗剪刚度的线性解析公式.在此基础上,得到不同管片厚度和螺栓等级工况下线性接头和非线性接头模型的转角与弯矩的关系,并对线性接头模型和非线性接头模型的内力和变形特性进行对比分析.研究结果表明:在接头分离前,其抗弯刚度随管片厚度增大而增大;在接头分离后,接头抗弯刚度急剧减小,但不同管片厚度下的接头抗弯刚度分布规律大致相同;随着螺栓等级提高,接头分离时的突变转角与弯矩逐渐增大;在正弯矩作用下各等级螺栓的弯矩增量比负弯矩作用下的弯矩增量大,但各等级螺栓的转角增量要比负弯矩作用下的转角增量小;在荷载作用下,隧道管片弯矩随螺栓等级提高而逐渐减小;螺栓等级提高对线性与非线性模型的轴力影响较小,管片厚度变化对线性和非线性模型的剪力影响较小,但线性和非线性模型管片的剪力随螺栓等级提高而减小.%Based on the inhomogeneous deformationdetail and construction detail, and mechanism of joint separation before and after positive and negative bending moments, mechanical characteristics of the joint before and after joint separation with positive and negative moments were analyzed. Nonlinear analytic formulas for tensile stiffness and rotation stiffness of the transverse joint before and after joint separation with positive and negative moments and linear analytic formulas for compressive stiffness and shear stiffness were obtained. On this basis, the relationship between rotation angle and bending moment of both linear joint and the nonlinearjoint models under conditions of different segment thicknesses and bolt grades was obtained, and internal force and deformation characteristics of both linear joint model and the nonlinear joint models were compared and analyzed. The results show that bending stiffness of the joint increases with the increase of segment thickness, and bending stiffness of the joint changes after joint separation. However, distributions of bending stiffness of the joint with different segment thicknesses are approximately the same. With the increase of bolt grade, rotation angle and bending moment of the joint separation increase gradually. The moment increment of each grade bolt with positive bending moment is larger than that of negative bending moment, but the angle increment of each grade bolt with positive bending moment is smaller than that of negative bending moment. The bending moment of tunnel segment decreases with the increase of bolt grade under the load. The increase of bolt grade has little influence on the axial force of both linear and nonlinear models. Change of segment thickness has little effect on the shear force of both linear and nonlinear model, but the shear force of both linear and nonlinear model segment decrease with the increase of bolt grade.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(049)006【总页数】11页(P1555-1565)【关键词】盾构隧道;环向接头;接头刚度;解析方法;力学特征【作者】晏启祥;陈行;陈文宇;张君臣;黄希【作者单位】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;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;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;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;中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司,四川成都,610081【正文语种】中文【中图分类】U25盾构隧道管片接头是区分盾构隧道与其他类型隧道结构的显著特征。
盾构隧道管片接头抗弯刚度的三维数值计算_陈俊生
第31卷第4期铁 道 学 报V ol.31 N o.4 2009年8月JOU R NA L OF T H E CH IN A RA ILW A Y SO CI ET Y Aug ust2009文章编号:1001-8360(2009)04-0087-05盾构隧道管片接头抗弯刚度的三维数值计算陈俊生1,2, 莫海鸿1,2( 1.华南理工大学土木与交通学院,广东广州 510640; 2.亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州 510640)摘 要:管片接头是装配式盾构隧道的关键部分,其抗弯刚度对管片环的内力及整体性能均有重要的影响,使得接头抗弯刚度的取值显得尤为重要。
本文以广州地铁盾构隧道使用的管片为研究对象,采用三维有限元法,利用通用有限元软件A DIN A,在建立精细有限元模型的基础上,计算得到正负两方向及不同偏心距荷载下接头变形的特点和接头的抗弯刚度。
从而可知,正弯曲刚度具有一定的非线性性质,线性回归得到的刚度量值为1236.7kN m/rad;负弯曲刚度曲线为线性,线性回归得到的刚度量值为2295.1kN m/rad。
接头刚度受接头内力组合的偏心距影响,偏心距越大,接头刚度越大。
在接头的模拟计算中,有必要建立和实际相同的数值模型,从而避免各种误差。
关键词:盾构隧道;管片接头;抗弯刚度;三维有限元分析中图分类号:U231.1;U451 文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1001-8360.2009.04.015Three-dimensional FEM Analysis on Flexural Rigidity ofSegment Joints in Shield TunnelCH EN Jun-sheng1,2, M O H a-i hong1,2(1.Dept.of Civil Engin eering,S outh C hina U niversity of T echnology,Guangzh ou510640,China;2.State Key Laboratory of S ubtropical Bu ilding Science,S ou th Ch ina Un iversity of T ech nology,Guangzh ou510640,China)Abstract:Segment joints are the key co mponents of the fabricated shield tunnel.T he flex ural rigidity o f the joints has im por tant effect on the inter nal fo rce and integ rated per for mance o f the seg ment ring.T hr ough the general finite element pro gram ADINA,3D FEM(Finite Element Method)w as adopted to analyze and elabo-r ate o n the3D numerical m odel of joints o f the Guangzho u Metro shield tunnel.The results cov er the flex ural rigidity of positive and negativ e bending under different eccentricities.T he positive bending behav es no nlinear, and the flexural rig idity is1236.7kN m/rad;the negative bending behaves linear,and the flex ural rigidity is 2295.1kN m/rad.The flexural rigidity is affected by the eccentr icity of the internal forces assembly.The larger the eccentricity,the stiffer the flex ural rigidity.When simulating the mechanical behavior of segm ent joints,it is necessary to build a mo del that is the same w ith actual joints so as to avo id m ultiple tolerances. Key words:shield tunnel;seg ment jo int;flex ural rigidity;3D finite elem ent analy sis盾构法以其开挖速度快、施工质量好、对周围地层扰动小、对地表沉降和环境影响小等优点,逐渐成为城市地下铁道首选的施工方法。
影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素
影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素【摘要】本文概述了几种衬砌接头的形成，根据这几种衬砌接头的形成，制定了严密的空间计算模型，从而推出了影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素，仅供各位参考。
【关键词】盾构隧道；衬砌接头；刚度一、前言近年来，我国的盾构隧道的建成非常迅速，这就对衬砌接头有了更严格的要求。
只有保证衬砌接头的刚度，才能保证盾构隧道的安全。
本文从模拟实验入手，详细分析了几种影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素。
二、几种衬砌接头在从盾构隧道开始出现以来，人门对各种形式的隧道接头进行了研究与实验，通过这方面的探索，有几种接头形式以其独特的优点成为人们在各个不同情况下的选择。
以下是中外盾构隧道中出现的几种比较常用的隧道接头形式：1.榫槽式接头榫槽式接头一般适用于对于防水要求不高的隧道，或者是围岩土层特别稳定的环境。
榫槽式接头当隧道区间出现较大的纵向不均匀沉降时，可以提供较大的抗剪能力。
但由于榫槽式连接的抗弯刚度很小，它不能对纵向的弯曲进行足够的抵抗，所以当出现沿轴向的不均匀沉降等原因引起的弯矩时，榫槽式接头会很快出现较大的张开量。
如果要求要确保隧道轴向的连续性和防水，大多还需要同时使用有紧固力的接头结构。
2.无螺栓阴阳铰接头广泛应用于欧美国家良好地层环境下的盾构隧道，在日本等地的给排水隧道中也有大量的使用。
这一类接头安装很方便，施工速度很快且造价低廉，基本没有太多用在接头上面的钢材，但是它的抗剪抗弯刚度都差，只能作为铰接头进行考虑，单凭结构本身是无法稳定的，必须依靠周围围岩的抗力达到自身的受力平衡。
一般都使用在围岩土休相当良好的环境中，例如欧洲北美州的一些隧道，如果要使用在软土隧道里面，则必须考虑到其防水漏洞，因此在软土隧道里面一般都是作为给排水隧道的接头形式使用。
3.单弯螺栓接头曾经使用于一号线纵向接头乙方案、台北市捷运工程的地下盾构隧道接头形式。
使用地质环境的共同特点是土体结构较疏松，承载力、强度较低，土体饱和或含水量高，环境影响要求很高。
隧道盾构法施工的三维有限元数值模拟分析
隧 道 盾 构 法 施 工 的 三 维 有 限 元 数 值 模 拟 分 析
程 彬
（ １ ． 中煤科工集团西安研究院有限公司 ， 陕西 西安
卢 靖
７ １ ０ ０ ７ ７ ； ２ ． 中铁西安勘察 设计研 究院有限责任公 司， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ）
摘
要： 根据有 限元的基本原理 ， 对隧道盾构法施工过程进行 了三维 数值模 拟分析 ， 研 究了盾构施工推进过程 中隧道 围岩 的应 力、
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
位移和地表 的沉 降及衬 砌结构受力情况 ， 为以后的设计和施工提供相关依据 。
关键词 ： Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ， 有限元 ， 数值模拟 ， 隧道 ， 盾构法
中图 分 类 号 ： Ｕ ４ ５ ５ 文献标识码 ： Ａ
随着大型有 限元 软件 的迅猛发展 ， 近年来 隧道 的设 计水 平也 第③ 层为弱风化砂岩 ， 厚度大于 ２ ０ ｍ。隧道埋 深约 １ ５ ｍ， 洞身位
相应得到 了很大 进步 ， 通 过计算 机 的三维 数值模 拟 分析 ， 使我 们 于第 ② 层 强 风 化 砂岩 中 ， 隧道 衬 砌 内径 为 ５ ． ４ ｍ， 衬 砌 厚度 为
在施工前后可 以进行 工程 风险评 估 ， 建 立施工 动态数 据 信息 ， 减 ０ ． ６ ｍ。各 围岩的分布及主要物理 、 力学性 质见表 １ 。 小施工 风险 ， 同时对设计工作 提供更进一步的依据 。 国内外 专家学者对盾构法施工 的研究方法 可归 纳为 ： 经验公
④衬砌
⑤ 注浆层
２ ． ５
２ ． １
２ ８ Ｏ ０ ｏ
ｌ ０ ０ ０
Ｏ ． ２
Ｏ ． ２
１ 工 程概况
盾构隧道混凝土管片衬砌内力分析(道路与铁道工程专业优秀论文)
第五章程序的界面处理ｆ３）提供了易学易用的应用程序集成开发环境；（４）结构化的程序设计语言；（５）支持多种数据库系统的访问；（６）支持动态数据交换、动态链接库和对象的链接与嵌入技术（７）完备的Ｈｅｌｐ联机帮助功能。
５．２程序的界面处理隧道管片衬砌内力计算程序界面处理的思路是：通过界面将数据输入，并写入到ＦＯＲＴＲＡＮ程序中的数据文件，以便运行执行文件时调入；之后激活ＭＳ．ＤＯＳ窗口，进入到编译连接得到的执行文件所在的子目录下，运行执行文件；在计算程序中将盾构隧道衬砌各截面的内力及位移写入到输出文件：在后处理时将输出文件的数据读入并绘成内力图形。
卜ＩＡｌ介绍盾构隧道管片衬砌内力计算程序的界衄。
首先，点击由ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ形成的执行文件，弹出图５－１所示的窗口。
图５－１欢迎窗口点击“继续”按纽，弹出图５－２所示的窗口。
如选择均质圆环计算方法，将出现５—３所示窗口，提示均质圆环计算方法的数据文件路径及数据文件名。
第五章程序的界面处理图５－２选择计算方法窗口图５－３均质圆环数据文件路径及文件名窗口在“数据文件路径”下输入计算程序的数据文件所处的路径。
在“数据文件名”下输入数据文件名。
这一步是确保程序执行过程中的输入输出正常进行。
然后，点击“确定”按纽，弹出图５—４所示的“均质圆环数据输入窗口”。
图５－４均质圆环数据输入窗口在图５—４中，可以输入程序执行过程中所需要的数据。
前三个按钮分别为“管片尺寸及地层参数”、“配筋参数”、“千斤顶参数”的数据输入按钮。
第四个按钮为“数据文件写入”按钮。
单击“管片尺寸及地层参数”按钮，弹出“管片尺寸及地层参数卡”，如图５．５所示。
其上有“覆土厚度”、“地下水位”、“管片外径“、管片宽度”、管片厚度“、土容重”、“混凝土容重”、“土的粘接力”、“土的内摩擦角”、“地面附加压力”、“地基反力系数”、“侧向土压系数”、“刚度调整系数”、“弯矩增一３９—第五章程序的界面处理图５－５管片尺寸及地层参数窗口大系数”、“混凝土的弹模”、“钢筋的弹模”、“内力计算角度增量”、“钢筋允许拉应力”、“钢筋允许压应力”、“混凝土允许压应力”。
盾构法隧道衬砌施工阶段受力特性的三维有限元模拟_张海波
第26卷第6期 岩 土 力 学 V ol.26 No.6 2005年6月 Rock and Soil Mechanics Jun. 2005收稿日期：2005-03-08作者简介：张海波：男，1977年生，河海大学岩土工程研究所博士生，主要从事岩土数值模拟及软土流变性质方面的研究工作。
文章编号：1000－7598－(2005) 06―0990―05盾构法隧道衬砌施工阶段受力特性的三维有限元模拟张海波1，殷宗泽1，朱俊高1，李翠霞2（1.河海大学 岩土工程研究所，南京 210098；2.山东水利职业学院，山东 曲阜 273100）摘 要：拼装衬砌是盾构隧道主要承重结构，其受力性能的好坏直接影响到隧道安全，因此，正确分析拼装衬砌的受力特征，对于衬砌的合理设计非常重要。
而且，施工阶段作用在盾构衬砌的荷载与使用阶段相比存在很大差异。
通过运用可以考虑接触问题的三维有限元对连续模型及通、错缝拼装的隧道衬砌在施工阶段的受力性能进行了分析，得出衬砌的应力变形规律，为盾构隧道衬砌的设计提供有益的参考。
关 键 词：盾构隧道；衬砌管片；受力特性；有限元模拟 中图分类号：TU 473 文献标识码：AThree-dimensional FEM simulation of shield-driventunnel lining during construction stageZHANG Hai-bo 1, YIN Zong-ze 1, ZHU Jun-gao 1, LI Cui-xia 2(1.College of Civil Engineering ,Hohai Univ., Nanjing 210098, China; 2.Shandong V ocational Institute of Water Resources, Qufu 273100, China)Abstract: Jointed segmental concrete lining is the main bearing component of the shield-driven tunnel; its structural properties directly affect the safety of tunnel. So it is very important to understand the realistic structure behavior for the reasonably designing shield-driven tunnel lining. The load distribution on the tunnel lining during construction is significantly different from that during normal using. This paper uses the FEM program which can propose contact problems to simulate the bearing properties of the continue, sequence and stagger concrete lining during construction stage, to gain their stress and deformation rules which will provide useful reference for the design of shield-driven tunnel lining.Key words: shield-driven tunnel; segmental lining; bearing properties; FEM simulation1 引 言盾构隧道衬砌结构是一个由若干管片、管片间连接螺栓和填充材料组成的拼装结构，由于受到拼装形式（通缝、错缝）、接头刚度、接头数量等因素的影响其受力性能非常复杂，管片设计仍有很大难度。
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６ 结语
肇 庆东站特大桥施 工中 ， 施工单位 编制 了科 学 的施工组 织设 参考文 献 ： ［ １ ］ 中华人 民共和 国建设部． 铁路线路设计规 范［ ｓ ］ 计， 并精 心组 织 、 合理安排各 节点工序 ， 在各项施 工 过程 中采 取 了 ［ ２ ］ 中华人 民共和 国铁道部． 铁路技术管理规程 ［ ｓ ］ 严格 的施工措施 ， 解 决 了支架设 计和 预压 、 变 截 面箱梁 浇筑 施工
接头抗 弯刚度 的定义 如下 ： 其衬砌结构 的特殊 性和结构受力 的复 杂性 ， 使得管 片设计有 很大 布力Ｐ
图 １ 管片接头力学简图
要有 ： 接头 的构造 、 连 接螺 栓 的布 置 、 管 片 与 管片 之 间垫 层材 料 ２ ． ２ 本 构计 算模 型及 力 学参 数 的性能 和厚度 、 连接 螺栓 的预 紧力 的大 小 与接 头 不 同 的受力 状 管片体 的构 成材料为钢筋混凝土 ， 钢筋混 凝土 是一种 复合材
摘
要： 接头 刚度 是装配式衬砌结构设计 的一个重 要参 数 ， 通过有 限元分析 软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ建 立 了管 片接头 的平面 和空 间有限 元模
型， 应 用所建 立的模 型对影响接头刚度的主要 因素即管片与管片之 间垫层材料 的性 能和厚度、 连接 螺栓预 紧力的大 小及管片 接头 不 同的受力状态进行 了系统 的分析 ， 为盾构隧道管 片设计提 供 了参考 。
ＬＩ Ｊ ｉ ｎ － ｐ ｉ ｎ ｇ
（ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｐ ｅ ａ ｒ ｌ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｄ ｅ ｌ ｔ ａ ｌ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉ ｔ ｙ Ｒ ａ ｉ ｌ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ３ ０ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
２ 有 限元 分析模 型 的建 立 ２ ． １ 接 头 力学模 型
接缝是管 片的薄弱 环节 ， 故 在接缝 附 近 的单 元 网格 应加 密 。 为提高计算精度 ， 混凝土及螺栓采 用 ２ ０节点的实体单元 ，用接触
管片 和 接头刚度 主要包括 接头轴向刚度系数 、 接头剪切 刚度系数 单元模拟混凝 土管片之间 以及螺栓 与螺栓孔 之间 的接触 ， 螺栓有 限元模 型见图 ２ ， 单元类型及几何尺 寸见 表 ２ 。 和接头弯 曲刚度 系数 。轴 向刚度 基 本 上 与整体 式 衬砌 没有 太大 的区别 ， 切向刚度 主要是 由螺栓的抗剪模量 以及接缝 ３ 三维有 限元模 型计 算及 结果 分析 后 同类桥梁建设 具有重要 的借鉴意义 。
态等 。
料， 其 受力行为是非 线性 的 。鉴 于分 析 的 目的， 本 问题 可做 线 弹
本文作者通过大 型有 限元计 算软件 ， 对影 响接头 刚度 的因素 性 问题分析 ， 具体 的线 弹性本构关 系材料参数见表 １ 。 进行 了分析研究 ， 并对这些影响 因素提 出了见解 。 ２ ． ３ 网格 划分
３ ］ 《 铁道建 筑》 杂志 Ｃ Ｎ １ １ ￣０ ２ ７ ／ Ｕ． 等重难点课题 ， 确保 了施 工质 量和安 全 ， 一些 关键 措施 方面 对今 ［
Ｔｈ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ｏ ｕ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｂ ｅ ａ ｍ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｆｏ ． Ｚｈ ａ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉ ｔ ｙ ｒ ａ ｉ ｌ ｗａ ｙ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｒ ｏ ａ ｔ ａ ｒ ｅ ａ
关键词 ： 接头 刚度 ， 盾构隧道 ， 有限元分析
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ５ ５ ． ４ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
１ 概 述
盾构 隧道 技术 是现代地下工程 中广为采用 的一种 技术 ， 由于 难度 。隧道衬砌是 一种 预制的管片构件 拼装结 构 ， 环 向与纵 向管 片仅用螺栓连 接 ， 其结构形态具有 典型非线 性特 征。接头是 装配 式管片衬砌 的薄弱 环节 ， 它很大程度 上控制 着衬砌结 构整体 的变 形和承载力 ， 因此接 头 的强 度计 算 是 整个 结 构计 算 中 的重 点 内 容。表示管片接头处变形 和受力的特征参 数是接 头 刚度 ， 它 定义 为接头产生单位 转角 所需 的弯 矩。这一 特征参 数 的特性 对 于衬
砌隧道的受力状态 和变形具 有非常大 的影响 ， 因此管 片 的接 头 刚 度是设计 中一个 十分重要 的参数 。影响接 头刚度 的因素很 多 ， 主
处 的摩擦来 提供 ， 对 装 配式结 构 的内力 影响 不是很 大 ， 故在 此 不 予考虑 。接 头力 学模 型如 图 １ 所示， 混凝土 管 片在 弯矩 Ｍ、 面 均
盾 构 隧 道 衬 砌 接 头 刚 度 有 限 元 分 析
吴 兰婷 兰 宇 曾东洋
（ １ ． 北京城建设 计研究总院有限责任 公司 ， 北京 １ ０ ０ ０ ３ ７ ：２ ． 重庆高速公路集 团有限公 司， 重庆 ４ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ： ３ ． 中交第一公路勘察设计研究院有 限公 司 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ）
第３ ９卷 第 ｌ ０期 ２ ０ １ ３年 ４月
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
山 西 建 筑
Ｖ０ １ ． ３ ９ Ｎ ｏ ． １ ０
Ａｏ ｒ ． ２ ０ １ ３
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文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ． ２ ０ １ ３ ） １ ０ － ０ １ ８ １ — ０ ３