时变效应对盾构隧道衬砌结构影响探讨.pdfVIP

132 低 温 建 筑 技 术 2014年第6期(总第 192期) 时变效应对盾构隧道衬砌结构影响探讨 陈俊芳 ， 刘泽亚 (1．河南科技大学土木工程学院， 河南 洛阳 471023；2．中国建筑第七工程局第四建筑有限公司． 西安 710000) 摘【 要】在隧道的长期运营的过程中，影响其安全的许多不确定性因素具有明显的时变特性，在荷载长期 作用下衬砌结构的力学性能的变化是导致衬砌结构发生破坏的主要因素之一；另外混凝土收缩和徐变作用也会 导致衬砌圆环刚度降低，管片变形增大。通过对时变效应影响下的衬砌结构的反应进行系统的分析，验证在盾构 衬砌结构设计时加入时变效应分析计算的必要性。并且提出了考虑收缩徐变效应的衬砌结构计算的思想路线 ， 以上海长江隧道模型试验为分析基础建议弯曲刚度有效率采用0．69来考虑混凝土收缩徐变的影响。 【关键词】 盾构隧道法；时变效应；管片开裂；等效弯曲刚度 【中图分类号】TU942 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2014)06—0132—03 0 引言 价为整体的弯曲刚度的下降，认为管片环是弯曲刚度 在隧道运营过程中，隧道长期力学性能的变化对 为7 的等效均质环。计算模型比较简单，并且计算 隧道安全运营带来的安全威胁越来越大 ，人们才对隧 结果完全可以满足工程需要，在管片设计领域广泛的 道在长期运营期间不断暴露出的问题加以重视。诸 应用口。采用修正惯用法计算的关键在于 叼的确定 ， 如管片开裂、防水材料老化引发的渗水渗泥、混凝土 国内外学者对于卵的取值进行了许多研究。 的收缩徐变效应、接头螺栓与钢筋锈蚀等问题都会造 1．1．1 理论解析法 成结构性能的劣化，如何考虑和探索诸 问题发生时 MuirWood等 采用经验公式确定分块装配衬砌 (发生后)结构的工作性能(如带裂缝工作机理、钢筋 环的等效刚度建议公式 ： 锈蚀后的力学性能等)，将是未来几年地下隧道领域 ：，；+( )z．， 研究重点。 忍 目前有关衬砌结构时变效应影响下长期力学性 式中， 为有效惯性矩；‘为接头惯性矩，一般视 能研究尚属起步阶段，这方面的研究始于对地铁 的长 为零值；，为管片惯性矩；凡为全环接头数量。 期沉降研究，城市地铁的长期沉降尤其是建设在软 刘建航等 ’提 出的椭圆变形法认为考虑接头变 弱 、高压缩性土体 中的隧道 的长期沉降是相当显著 形的位移包括两部分，一是连续圆环位移 ，另一部分 的…，研究表明造成地铁长期沉降的因素有土体的蠕 是由接头转角引起的位移 。考虑接头的总位移为 6 变效应以及土体固结因素，但是这些研究都是有关隧 ： + ，将得出的位移与连续圆环相对比，得出有效 道纵向沉降变形和稳定性问题，对于横断面依然会受 刚度系数： 到上述 因素的影响，对于由混凝土制成的管片，在长 1 期荷载作用下，混凝土体内水泥胶体微孑L隙中的游离 _『 水将经毛细管里挤出并蒸发，产生了胶体缩小形成徐 (cos0icos20 詈) 变过程混凝土结构截面应力不变，应变不断增长 ；截 面的刚度会逐步下降，主要的外在表现是变形的不断 式中，E1为连续圆环的刚度；尺为管片半径； 为 增长。为当变形受到约束时，将产生变形约