暗挖隧道SRG拱架节点抗弯性能及参数影响机制研究

为解决软弱围岩暗挖隧道变形控制技术难题,满足高承载力和高稳定性的支护需求,研发出了一种新型装配式空间网架(SRG)支护结构。节点作为整环结构受力及变形的薄弱部位,其力学特性对准确评价整体承载性能至关重要,为了探明不同节点形式的性能差异,针对SRG拱架开展了螺栓端板节点、组合套筒节点和无节点构件的纯弯室内足尺试验和数值模拟,对比分析了各构件的变形过程和破坏形态,建立了弯矩-曲率函数方程,定量评价了节点抗弯刚度及承载力。系统分析了端板厚度、套筒长度、钢管壁厚等参数对螺栓端板节点、组合套筒节点及无节点试件力学性能的影响规律,明确了节点参数影响机制,提出了拱架节点参数合理取值及设计建议。此外,依托广州地铁暗挖隧道工程开展了SRG拱架的现场应用。结果表明:螺栓端板节点具有较高的韧性和承载能力,在加载过程中节点力系传递明确,受力变形稳定,可作为SRG拱架优选的节点类型;组合套筒节点具有较好的延展性和后期变形能力,在加载过程中组合套筒受力状态良好,未产生明显变形;端板厚度增加,试件的屈服承载力增幅明显,厚度由15 mm增至25 mm,承载力相应提高了14.6%;采用“上3下4”螺栓布置方式的节点构件,其屈服承载力与“上5下6”螺栓布置方式仅相差3.1%;相较于格栅拱架支护,SRG拱架的整体性有所增强,围岩控制效果得到明显改善,拱顶沉降值和周边收敛分别减少了31.6%和31.4%,研究结果可为今后类似工程的设计与施工提供借鉴。

斜交网格筒结构角部X形节点受力影响分析及实测验证

目前关于斜交网格筒结构力学性能研究多集中于结构整体受力性能分析,忽略了局部复杂区域对结构整体受力效应的影响。基于这一背景,本文首先进行了结构分析,针对斜交网格外筒角部存的局部复杂区域,通过改变角部空间节点的模型参数建立了不同折线模型;探讨了在竖向和侧向荷载作用下该节点区域传力路径和内力分布特点;分析了复杂局部区域对结构整体以及局部相关构件内力分布的影响。依托实际斜交网格筒超高层结构,对该结构角部复杂区域建立现场应力监测系统,实测了相关构件施工过程中的应力变化,并与施工过程模拟结果进行对比分析。揭示了实测中环梁轴力以及斜柱弯矩的变化规律,补充说明了角部区域的复杂性,验证了结构局部复杂区域、相关构件的传力路径以及内力分布特点。