机械法联络通道管片切削下主隧道力学行为研究

U231%U455.44; 为了解机械法联络通道破洞过程中主隧道管片结构响应变化,依托宁波市轨道交通5号线海晏北路站—民安东路站区间工程,采用动力显式有限元法,建立全刀盘三维精细化模型并引入材料累进破坏失效准则,对不同施工阶段下主隧道管片力学行为进行研究,得到了施工初始阶段、预撑阶段及刀盘切削阶段下全切削环和半切削环管片衬砌变形图、弯矩图和轴力图,绘制了主隧道管片在3种切削阶段下应力云图,并与原型管片加载试验结果对比验证了模拟结果的准确性.主要研究结论如下:内支撑体系可为主隧道分担水土压力,有效减小管片整体内力与竖向变形;联络通道破洞后,切削区管片洞口表现出悬臂效应,最大位移位于全切削环洞口下...

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Published in铁道标准设计 Vol. 68; no. 11; pp. 134 - 200
Main Authors 孟祥林, 李伟平, 赵泽昌, 霍永鹏, 胡运春, 张正黎, 晏启祥
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,成都 610031%中国铁路设计集团有限公司,天津 300308%中铁隆工程集团有限公司,成都 610046 01.11.2024
Subjects
联络通道
cutterhead
管片
numerical calculation
力学行为
mechanical behavior
connection channel
城市轨道交通
刀盘
urban rail transit
segment
数值计算
盾构隧道
shield tunnel
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ISSN1004-2954
DOI10.13238/j.issn.1004-2954.202302110003

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Summary:U231%U455.44; 为了解机械法联络通道破洞过程中主隧道管片结构响应变化,依托宁波市轨道交通5号线海晏北路站—民安东路站区间工程,采用动力显式有限元法,建立全刀盘三维精细化模型并引入材料累进破坏失效准则,对不同施工阶段下主隧道管片力学行为进行研究,得到了施工初始阶段、预撑阶段及刀盘切削阶段下全切削环和半切削环管片衬砌变形图、弯矩图和轴力图,绘制了主隧道管片在3种切削阶段下应力云图,并与原型管片加载试验结果对比验证了模拟结果的准确性.主要研究结论如下:内支撑体系可为主隧道分担水土压力,有效减小管片整体内力与竖向变形;联络通道破洞后,切削区管片洞口表现出悬臂效应,最大位移位于全切削环洞口下侧,在破洞后应尽快施作强支护加固,限制管片开口处变形进一步发展;刀盘磨削管片过程中,半切削环弯矩变化相对于全切削环具有滞后性,两者均在靠背侧拱腰部位产生弯矩最大值,轴力总体上则从拱腰至拱顶底较为平滑地减小;在切削阶段,管片洞口外壁与靠背侧中部存在应力集中,半切削环与标准环的交界处发生了应力突变,应适当加大钢隔舱管片与普通混凝土管片之间的连接螺栓强度,避免螺栓破坏引起主隧道管片错台.
ISSN:1004-2954
DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202302110003