公路隧道内壁接缝处弹性密封垫的防水失效机理研究

依托某公路隧道工程项目,通过有限元软件建立弹性密封垫与混凝土沟槽的数值模型。研究施加水压力后弹性密封垫的变形和受力特性,对不同水压力作用下的失效机理进行剖析,从而验证其合理性。结果表明:未施加水压力时,弹性密封垫接触应力沿中轴线呈对称分布,峰值出现在端部位置。由于水压力对密封垫的冲击,使得弹性密封垫出现了明显变形,主要表现在密封垫中间孔洞的缩小和左侧与沟槽间空间的增大。左侧孔洞明显变小,但仍上下对称。施加水压力后,施加水压力的一侧接触应力减小,接触应力非对称分布,总体呈现出左高右低的变化趋势,且接触应力大小变化趋势相较于无水压工况较为滞后。

基于网格映射技术的弹性密封垫孔洞设计研究

针对密封橡胶在压缩情况下易发生翘边而严重影响管片接缝防水效果的问题,基于ABAQUS/Standard中的网格映射技术,建立了超弹性橡胶密封垫的压缩数值模型,对7种不同开孔形状、开孔率、孔洞排列方式的密封垫开展轴向压缩数值模拟。结果表明:在整个压缩数值模拟过程中,弹性橡胶密封垫接触面应力呈现两端大、中间小的多峰值W形分布;闭合孔为圆角三角形的密封垫相较于其他开孔形状的密封垫,平均接触应力最大值提升86.8%;开孔率为0.294的密封垫相较于其他开孔率的密封垫,平均接触应力最大值提升92.6%;错孔排列的密封垫相较于对孔排列的密封垫,平均接触应力最大值提升25.2%;相较于敞开孔构型变化,闭合孔构型变化对接触应力的影响更大,两者同一工况下平均接触应力最大可相差85.2%。

盾构管片弹性密封垫断面设计与优化

以国内某城市地铁盾构隧道弹性密封垫断面设计为背景,从弹性密封垫的防水机理出发,考虑实际工况并结合管片拼装的需要,分析并提出盾构隧道管片弹性密封垫断面的主要设计参数。基于对国内外多个已建盾构隧道弹性密封垫的分析,初步拟定出适合该隧道的弹性密封垫断面形式。通过有限元数值模拟,得到不同压缩量下弹性密封垫的变形特性、接触面压应力分布、压缩所需顶推力等,据此对盾构隧道管片接缝弹性密封垫断面进行调整和优化,并最终得到满足各项设计要求的弹性密封垫断面形式。

水下盾构隧道弹性密封垫防水失效数值模拟研究

结合某水下盾构隧道工程的防水设计,采用大型有限元软件ABAQUS对弹性密封垫的防水失效机理进行数值模拟研究。将本文有限元模型与前人简化模型进行了对比分析,并对接缝张开及接缝错开情况下的密封垫防水失效机理进行了分析。研究表明,在接缝张开的情况下,渗漏主要发生在密封垫间的接触面上;接缝错开的情况下,随错缝位移的增大,渗漏将由发生在密封垫接触面上而转变为发生在密封垫与混凝土间的接触面上。

矩形盾构隧道管片弹性密封垫防水性能截面型式优选研究

为提高矩形盾构隧道管片接缝的防水性能,本文依托某城市火车站矩形盾构隧道工程,利用ABAQUS有限元分析软件建立弹性密封垫模型并优选了密封垫截面型式,结果表明:(1)截面型式C、D、E密封垫在正常压缩工况与错位压缩工况下均能满足张开度7 mm、错位量12 mm的防水要求,截面型式A、B防水性能较差;(2)正常压缩工况各截面型式密封垫防水性能总体上从高到低依次为C/E、D、B、A;错位压缩工况各截面型式密封垫防水性能总体上从高到低依次为C/D、E、B、A。研究结果可为类似工程的管片接缝防水设计提供参考。

大直径水下盾构隧道接缝弹性密封垫防水性能研究——设计方法与工程指导

大直径水下盾构隧道具有大直径、高水压、地质条件复杂等工程特点,对隧道接缝弹性密封垫的防水密封提出了极高的要求。为解决目前国内外该方面研究大多基于某一特定工程进行专项试验,缺少设计方法提炼的问题,在调研国内典型大直径水下盾构隧道的接缝防水构造的基础上,建立接缝弹性密封垫的设计方法,该设计方法由工程参数提取、试验前有限元预分析、试验研究和试验后有限元分析4部分内容构成。最后,应用该设计方法成功指导南京纬三路长江隧道的接缝弹性密封垫设计,证明其科学性和可行性,可为我国类似盾构隧道防水设计实践提供参考。

具有随机参数的盾构管片弹性密封垫防水性能优化分析

盾构管片接缝弹性密封垫断面的几何尺寸极易受生产工艺的影响而呈现出随机性,从而对盾构管片弹性密封垫的防水性能产生影响.该文选取密封垫的孔洞圆心坐标、孔径、断面宽度、断面高度等参数作为随机输入变量,运用ANSYS-PDS模块得出了各随机参数对密封垫防水性能的灵敏度数值,结果显示圆孔孔径对闭合压力及接触应力的影响较其他几何尺寸更大;圆孔垂向位置改变对闭合压力及接触应力的影响较横向位置更大.在此基础上,应用ANSYS优化设计模块,选取密封垫闭合压力和下表面平均接触应力作为状态变量,以在闭合压力不超过某一定值的条件下接触应力最大为目标函数,对密封垫进行几何参数优化分析,得出了某盾构隧道弹性密封垫优化断面,试验结果很好地验证了优化计算结果的可靠性.

硬岩盾构隧道弹性密封垫防水性能研究

为探明硬岩盾构隧道管片接缝处弹性密封垫防水性能,研究依托青岛地铁2号线工程,采用文献调研、理论分析、数值模拟等方式,研究硬岩盾构管片接缝的受力特征及弹性密封垫防水性能。结果表明,管片接缝是盾构隧道防水最薄弱的部位,管片接缝张开是引起弹性密封垫失效的主要原因;随着接缝张开量的增加,弹性密封垫防水性能经历快速降低、缓慢降低和快速失效3个阶段;考虑注浆层对管片的约束作用后,接缝张开量低,弹性密封垫防水性能高,满足管片使用要求。

弹性密封垫环加工方法研究

通过优化夹具设计,实现弹性密封垫环零件在普通车床上精加工,有效解决了弹性密封垫环车削加工难的问题,为加工此类薄壁零件提供了经验借鉴。

盾构隧道弹性密封垫优化设计与试验研究

以某盾构隧道接缝防水初始设计方案的优化为背景,针对初始方案中的密封垫,通过有限元数值模拟,得到满足各项优化指标的密封垫断面形式;通过自行设计的试验系统,测试和验证了优化后密封垫的压缩性能和防水能力,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。

超大矩形顶管隧道管片接缝弹性密封垫防水技术研究

为研究超大矩形顶管隧道管片接缝间弹性密封垫防水性能,借助有限元软件Abaqus建立数值模型,探究不同接缝张开量、不同接缝错动量对于弹性密封垫防水性能的影响。结果表明:该工程三元乙丙橡胶性密封垫在接缝张开量6mm,错动量12mm时,水压1.0MPa条件下防水性能较好,不会发生渗漏水现象,且管片接缝张开量的极限值为23.323mm;随着接缝张开量的增加,弹性密封垫顶部与管片之间、弹性密封垫两侧与管片之间及弹性密封垫之间的最大接触应力均缓慢减小;随着接缝错动量的增加,弹性密封垫顶部与管片之间、弹性密封垫两侧与管片之间及弹性密封垫之间的最大接触应力均逐渐增大,且弹性密封垫两侧与混凝土管片之间的最大接触应力增幅较大(172%)。研究结论可为超大矩形顶管隧道的防水提供理论参考。

辐照老化对盾构管片接缝EPDM弹性密封垫性能影响研究

通过对盾构管片接缝EPDM弹性密封垫防水性能进行室内试验研究,分析了辐照老化对EPDM弹性密封垫防水性能的影响。结果表明:EPDM弹性密封垫在辐照及长期受压共同作用下,防水效果有所下降;但辐照的影响与密封垫在受到辐照时是否处于压缩状态的关联性并不明显。

预制装配式地下综合管廊弹性密封垫防水性能试验研究

为分析预制装配式综合管廊节间弹性密封垫防水性能,本文以敞口式U型盾构施工全预制地下综合管廊为背景,通过足尺模型试验,对综合管廊接头的遇水膨胀橡胶密封垫界面弹性密封垫的本构关系和极限抗压能力进行试验研究,并通过有限元软件模拟分析橡胶密封垫受力性能,数值分析结果与模型试验结果吻合较好。

盾构隧道弹性密封垫水密性测试方法研究

采用传统水密性测试方法进行水密性测试时,由于对弹性密封垫接缝耐水压值掌握不精准,常导致弹性密封垫水密性测试精度低。针对这一问题,进行盾构隧道弹性密封垫水密性测试方法研究。测试盾构隧道弹性密封垫断面参数,测试弹性密封垫一字缝以及T字缝变化情况。设计仿真实验,试验结果表明,新设计的测试方法测试精度远高于实验对照组。

盾构隧道弹性密封垫松弛性能检测研究

介绍了盾构隧道弹性密封垫松弛性能检测现状,并基于密封垫的闭合压缩试验装置,研制出一套密封垫松弛应力检测装置。该装置通过在夹具间放置垫片模拟不同开张量,并通过在密封垫间放置传感器,得到密封垫接触面的压力值,能够更加准确地反映密封垫的松弛性能,为隧道工程长期可靠的防水性能提供保障。

薄型管片密封垫沟槽外侧混凝土损伤规律

依托某电力盾构隧道工程,建立密封垫-管片相互作用模型,通过改变弹性密封垫硬度、接缝张开量、错台量、密封垫沟槽尺寸和位置,对密封垫沟槽外侧混凝土的裂损情况进行了分析。结果表明:密封垫与管片的正向挤压和切向错台均会引起混凝土裂损,其中接缝错台量的影响最大;密封垫沟槽深度越小、沟槽与管片外侧的距离越大,混凝土裂损程度越低。对于薄型混凝土管片接缝设计,在满足管片防水和局部承压要求前提下,建议尽量减小密封垫沟槽深度,增大沟槽与管片外侧的距离。

盾构管片弹性防水密封垫与混凝土相互作用规律研究

针对盾构管片接缝外侧混凝土裂损灾害问题,建立了弹性防水密封垫混凝土相互作用模型,对管片接缝外侧裂纹产生的机理和规律进行了研究,提出并验证了合适的密封垫型式。研究结果表明,采用双排圆形开孔、3条脚柱的密封垫型式能够在兼顾防水性能的同时减小对盾构管片外侧混凝土的损伤。

盾构管片弹性橡胶密封垫防水性能灵敏度分析

为研究由生产加工造成的橡胶密封垫材料和几何参数的随机性对盾构管片接头防水性能的影响,选择密封垫橡胶的材料硬度﹑孔洞圆心坐标﹑孔径等参数作为随机输入变量,以密封垫表面平均接触应力为分析目标,运用ANSYSPDS随机分析模块计算各随机参数对表面平均接触应力的灵敏度数值,并在此基础上探究各随机参数的公差对密封垫防水性能的影响程度.对某城市地铁盾构隧道弹性密封垫的分析结果表明:橡胶材料力学参数是影响抗水能力的主要因素,尤其是C10.几何参数中,截面上部孔径的变化对下表面接触应力影响较大,而圆孔位置对临近表面的接触应力影响敏感,中部圆孔对上、下表面接触应力的影响程度相当.

盾构法隧道弹性密封垫防水试验与密封机理研究

通过对7种不同断面形式和橡胶硬度的弹性密封垫进行防水试验,分析研究了弹性密封垫防水性能与弹性密封垫的张开量、错动量、硬度和开孔率等因素之间的关系,完成了7种断面形式的弹性密封垫力学试验,获得其压缩变形曲线,得到了弹性密封硬度、截面形式、闭合孔洞比例、净截面等对其力学特性的影响。通过对弹性密封垫防水原理进行分析,提出了密封系数的概念,建立了弹性密封垫防水能力的计算方法,可为工程中弹性密封垫的设计提供参考。

上海市地铁2号线衬砌接缝弹性密封垫实验研究

弹性密封垫作为地铁2号线的首道防水线至关重要,因此特设了2号线弹性密封垫实验课题。实验初,我们设计了中孔型(氯丁橡胶与水膨胀橡胶相复合)、梳型(氯丁橡胶与水膨胀橡胶相复合)、梯型(全水膨胀橡胶)三种断面形式的密封垫,然后用直条模进行抗压实验,以一字模、T字模进行抗渗实验。经短期、长期的测试结果、数据分析,得知梯型密封垫防水性能较为突出。然后在此断面基础上,经设计优化重新进行实验测试,最后密封垫断面确定为氯丁橡胶与水膨胀橡胶梯型复合体。