反拉式顶管法施工联络通道对地铁盾构隧道力学性能影响

为探究采用反拉式顶管法施工盾构隧道联络通道过程中主隧道的力学响应机制,依托北京地铁某盾构区间,建立模拟联络通道施工过程的有限元模型,通过与现场监测数据对比验证模型的准确性。继而研究联络通道施工对主隧道管片间错台位移、特殊管片应力及变形、螺栓受力的影响,并分析反力模式对主隧道管片力学特性的影响。结果表明:1)始发管片破除对主隧道力学性能影响较大,随着联络通道进一步开挖,主隧道受力和变形缓慢增大。2)管片间最大错台位移为1.17 mm,发生在特殊管片与普通管片接缝底部。特殊管片最大拉应力为18.6 MPa,出现在开口的顶、底部;最大压应力为27.0 MPa,出现在开口的腰部;最大横向扩张位移和竖向收敛位移分别为2.13 mm和4.56 mm。主隧道管片环间螺栓最大拉应力为213 MPa。3)背推式反力模式更利于控制开口处的横、竖向位移,反拉式反力模式更利于控制开口对面管片应力变形及其接缝处错动位移。

矩形顶管隧道F型承插接头剪切刚度分析

矩形顶管F型承插接头属于柔性接头,地表超载、地基不均匀沉降等极易导致管节间出现剪切错台变形,进而引发隧道工程灾害。基于目前研究中对该种接头剪切力学特性尚不清楚的现状,考虑矩形顶管隧道F型承插接头构造特征,结合室内接头试验和ABAQUS三维精细化数值模拟,针对接头在剪切荷载下的破坏过程、刚度特性及影响因素等问题开展研究。结果表明:矩形顶管接头发生剪切破坏时,受载管节呈中心对称破坏;不同地层中接头的剪力-剪切位移曲线均分为建立接触阶段、钢套环翘曲阶段和焊缝开裂3个阶段,地基刚度越大时,其相对剪切刚度越大;钢套环厚度和宽度增加时,刚度系数值随之提高;随着钢套环宽度、厚度增大,接头抗剪能力随之提高,但提高的幅度有限,不同厚度、宽度钢套环的屈服阶段刚度系数约为弹性阶段的60%~70%。

预埋钢护筒锤击施工对现有隧道影响

桩基能够将上部结构荷载有效传递至各个地层或深部坚硬地层上,能有效提高地基的承载能力及地层的密实程度,从而改善上部结构的抗震、抗倾覆以及抗沉降变形能力等。在施工过程中,锤击沉桩会对周围地层及地层中的现有建筑物产生较大影响,主要为锤击造成的严重挤土效应,会导致周围地层产生较大扰动,从而影响甚至危及地层现有建筑物的运营及使用安全。在钻孔灌注桩施工过程中,当桩的直径较大时,容易发生塌孔现象,较为常见的方法有深埋钢护筒的方式去改善周围土壤受力。深埋钢护筒采用锤击的方式进行施作,但该过程中,钢护筒与土壤之间的相互作用会随着护筒埋置深度的不断增大而越发明显,进而对地层的扰动越加剧烈,可能进一步对地层中建筑物产生影响。本文通过开展有限元分析,对锤击钢护筒施工过程中地层的扰动情况及地层中现有建筑物的影响进行了研究。本研究将为开展相关研究提供一定的思路借鉴。

矩形顶管隧道F型承插接头剪切性能研究

通过接头剪切试验研究在地基沉降、施工扰动及上部荷载变化等情况下矩形顶管隧道的F型承插接头剪切受力性能及变形特征.通过在管节底部布置等效地基弹簧的方式,模拟不同地层条件下土体对矩形顶管的支撑作用.结果表明:在管节接头发生剪切变形过程中,钢套环刚度与地基刚度越大,接头抗剪承载能力越强,错台量越小.钢套环焊缝强度严重制约管节的承载能力,裂缝出现使得接头的抗剪承载力下降29.5%~51.5%.在剪切作用下,接头钢套环容易发生翘曲变形或者焊缝开裂,接头处与钢套环接触的混凝土容易被压碎,接头根部混凝土容易开裂.

矩形顶管隧道F型承插接头抗弯性能试验研究

为研究矩形顶管隧道在地基沉降及上部荷载变化等情况下F型承插接头的抗弯性能、变形规律及破坏特征,在管节底部布置不同数量的等效地基弹簧来模拟不同地质条件,开展不同地层条件下的接头弯曲试验。试验结果表明:1)加载初期,接头弯曲变形主要为钢套环变形,各等效地基下接头抗弯刚度差异较小。2)当位移加载至15~25 mm时,管节顶底板内侧与侧墙外侧出现裂缝,由于管节自身变形使得接头张开量随着加载位移的增大出现减缓,接头抗弯刚度曲线斜率增大,并以0.007 rad张开量为界线划分为2个阶段。3)根据拉线式位移计变化、接头混凝土应变及钢套环应变可知,顶底板中部及侧墙中部挠曲应力最大,且在上方荷载作用下,管节表现出被压扁的趋势。4)接头弯曲变形中,插口端混凝土会与承口端混凝土及钢套环发生挤压,顶板混凝土被压碎,钢套环由于挤压而发生翘曲。