盾构隧道纵向变形附加内力的壳-弹簧-接触模型数值分析

盾构隧道装配式管片结构的纵向变形力学机理较为复杂,同时由于与地层相互作用,其纵向所受荷载值往往难以明确,而国内外目前常用的纵向弹性地基梁模型和三维均质壳体模型均不能直接计算出管片附加内力、接头螺栓受力和接缝张开量等结果。文章基于有限元构建纵向壳-弹簧-接触模型,采用强制位移法对盾构隧道发生纵向变形后的三维结构附加内力和变形进行分析。结果表明,盾构隧道的纵向变形不但会产生纵向附加内力,还会产生一定量的横断面变形和横向附加内力;结构在纵向上会出现主要受弯区域和主要受剪区域;在纵向螺栓内力较大处附近的混凝土还会出现应力集中。