外部土压对预应力双层衬砌受力与变形影响研究

为了探究不同外部土压对预应力双层衬砌结构的影响,依托珠三角某水工盾构隧道工程,利用ABAQUS进行数值模拟,采用数理统计的方法,分析了5种土压工况下双层衬砌的变形规律和力学特性。研究结果表明:施工期与运行期双层衬砌变形均呈“横鸭蛋”形椭变;施工期预应力内衬椭变程度、环向压力以及接触应力基本不受外界土压变化影响;施工期管片外衬横向椭变程度、环向压力以及接触应力会随着外部土压增大而增大;运行期双层衬砌椭变程度、环向压力和拱顶拱底处接触应力均随外部土压增大而增大,但拱腰处接触应力几乎不受土压影响;运行期预应力内衬出现环向拉应力且随着外部土压增大而减小,但无受拉开裂风险;运行期预应力内衬环向最大压应力位置由施工期的锚具槽处偏移至拱腰处;运行期管片外衬仍为全截面受压;由于运行期间的内水压对外部土压的抵消作用,双层衬砌的椭变程度、环向应力以及径向应力相较于施工期均有所减少。

盾构隧洞预应力双层衬砌张拉施工及控制技术研究

预应力张拉是盾构隧洞预应力双层衬砌施工过程中的关键环节,良好的预应力张拉控制对于结构的整体使用寿命十分重要。基于珠江三角洲水资源配置工程某盾构隧洞,对预应力双层衬砌张拉施工技术进行了总结,采用有限元数值模拟进行应力控制验证,并鉴于现有实测数据缺陷提出了一种张拉钢绞线伸长量计算方法。结果表明:智能张拉施工技术具有高精度、高稳定性的特点;张拉结束后预应力混凝土衬砌结构全环受压,锚具槽为全环最不利位置,最大环向压应力为14.0 MPa,未超过混凝土允许应力,结构整体受力安全;环锚钢绞线实际计算伸长量与规范允许值误差不超过6%,满足工程需求。研究成果可丰富输水隧洞预应力张拉施工及控制技术体系。