大断面矩形隧道拼装式管片试验分析研究.pdfVIP

现代隧道技术 大断面矩形隧道拼装式管片试验分析研究 张冠军滕丽杨方勤 巴雅吉呼 (上海隧道工程股份有限公司，上海200082) m×4 摘要本文结合国内首倒6 m大断面矩形隧道拼装式管片的结构承载力试验，分析了太断面矩形管 片的受力情况，得到矩形管片在结构设计荷载下管片的夸矩和变形规律。并采用圆形管片结构设计常用的等刚度 模型计算方法对其进行分析，得到了管片刚度折减系数。 关键词矩形隧道矩形管片结构试验有限元等刚度模型 (2)研究通缝拼装与错缝拼装，矩形管片结构 1 引言 承载力变形的关系； 矩形隧道具有有效空间利用率高、隧道埋深浅、 (3)得到6x4m矩形管片拼装后刚度的折减系数； 综合工程成本低等优点。近10年来，矩形隧道技术 (4)得到矩形管片接头的刚度。 在国外、尤其在日本，得到了大力开发和工程应用， 2．2试验研究内容 并逐渐向大断面发展。2000年京都高速铁路隧道 (1)通缝拼装管片结构设计承载力试验； m×10．24 工程采用双刀盘WCS矩形盾构(6．87 (2)错缝拼装管片结构设计承载力试验； m)掘进760m，采用拼装式钢筋混凝土管片。 (3)三维有限元数值计算。 我国于1995年开始研究矩形隧道技术，目前国 内的矩形隧道仍为顶管机的形式．施工的距离较短。 3 试验原理 随着矩形隧道朝大断面、长距离方向发展，必须开展 3．1 力学原理 矩形盾构机和拼装式矩形管片的技术研究。地下人 (1)平面应变假定：假定管片断面方向在土层 行通道和地下管线共同沟的理想断面尺寸为6mx 中变形特征为平面应变问题，其变形与隧道轴线方 4m。矩形隧道需要采用拼装式管片，这在我国还没 向变形无关。 有采用。 (2)力学等价效应：管片试验的荷载模拟采用 衬砌管片设计直接关系到隧道的结构安全、施 长边10点集中加载、短边4点集中加载的形式。集 工质量、工程投资等，故世界各国新建的许多大型隧 中加载力大小的设计是以拼装式矩形隧道的几个主 道工程大多数进行l：l的试验研究，以验证结构设 计的合理性、可行性，以及施工质量控制要求，在提 要控制面(最大正弯矩、负弯矩、轴力等)，在集中荷 载作用下的内力和其在实际荷载作用下基本相等为 出优化设计的同时，取得更好的技术、经济效益。由 依据。 ． 于矩形拼装式管片在国内尚无应用实例，相关设计 计算理论也不完善，通过本文试验可以验证矩形管 3．2相似原理 片的整体结构的刚度、强度是否满足设计的要求，取 本次试验设计尽可能运用相似原理以符合实体 得矩形管片的整体刚度的折减系数。