管片接头刚度对盾构隧道衬砌结构应力与变形的影响研究

基于杭州市地铁8号线盾构隧道某区间衬砌结构工程,采用有限元法研究了管片接头刚度对盾构隧道衬砌结构应力与变形的影响。研究结果表明:地表最大位移值随着管片接头刚度折减系数的增加而减小;盾构隧道衬砌结构内、外环顶部的环向位移与拱顶、拱底和拱腰处的环向应力均随着管片接头刚度折减系数的增加而增大;管片接头刚度对盾构隧道衬砌结构变形和地表位移均有较大影响,可采用提高管片接头刚度的方法减小盾构隧道衬砌结构变形,并采用注浆的方法抬升地表,进而降低地层损失率。该研究成果可为类似工程提供参考。

盾构隧道管片环向接头刚度的解析分析法

基于盾构隧道管片接头的细部构造,分析在正、负弯矩作用下接头分离前后接头的不同力学机理。通过建立接头力学平衡关系,给出在正、负弯矩作用下接头分离前后接头的抗拉刚度和抗弯刚度的非线性解析公式,以及接头的抗压刚度和抗剪刚度的线性解析公式。利用给出的解析公式获得接头的力学参数,通过建立匀质圆环模型、线性接头模型和非线性接头模型3种有限元模型,对比3种模型的内力和变形特征。结果表明:接头抗弯刚度会在接头分离时出现突变,此后接头抗弯刚度较分离前会表现出一定程度的减弱;螺栓预紧力是影响接头分离时螺栓拉力的主要因素,决定接头分离时的分离转角;考虑接头效应,衬砌的弯矩和剪力都会出现明显的减小,衬砌变形会出现较大程度的增加,但对轴力影响较小;管片环向接头分离后,接头抗弯刚度减弱,管片环弯矩尚有进一步减小,变形尚有进一步扩大的趋势。

超大隧道装配式管片接头刚度的模型试验研究

目前国内外的盾构隧道都朝着更大直径方向发展。为评价超大直径装配式衬砌结构的接头力学性能,以便于在实际工程中应用,开展了两种超大直径的缩尺模型试验。试验内容分为纵缝直接头偏心受压试验、错缝夹片偏心受压试验和单体管片破坏性试验三类。在详细介绍了模型设计、试验工况和加荷系统等相关内容的基础上,重点分析了管片接头纵缝转角刚度、挠度变形与纵缝张开量、钢筋应力与螺栓受力及裂缝开展情况等。通过试验数据的类比分析,得出了超大直径20.2m盾构隧道装配式衬砌管片接头的一些受力性能与变形规律以及存在的问题。试验结果可指导类似盾构隧道的结构设计。

盾构衬砌管片环向接头刚度解析法及参数研究

基于接头断面的不均匀变形、接头细部构造分析在正、负弯矩作用下接头分离前后的力学特性,分别给出管片环向接头的抗拉刚度和抗弯刚度在接头分离前后的非线性解析公式,以及接头抗压刚度和抗剪刚度的线性解析公式。在此基础上,得到不同管片厚度和螺栓等级工况下线性接头和非线性接头模型的转角与弯矩的关系,并对线性接头模型和非线性接头模型的内力和变形特性进行对比分析。研究结果表明:在接头分离前,其抗弯刚度随管片厚度增大而增大;在接头分离后,接头抗弯刚度急剧减小,但不同管片厚度下的接头抗弯刚度分布规律大致相同;随着螺栓等级提高,接头分离时的突变转角与弯矩逐渐增大;在正弯矩作用下各等级螺栓的弯矩增量比负弯矩作用下的弯矩增量大,但各等级螺栓的转角增量要比负弯矩作用下的转角增量小;在荷载作用下,隧道管片弯矩随螺栓等级提高而逐渐减小;螺栓等级提高对线性与非线性模型的轴力影响较小,管片厚度变化对线性和非线性模型的剪力影响较小,但线性和非线性模型管片的剪力随螺栓等级提高而减小。

影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素

通过南水北调穿黄盾构隧道仿真模型试验 ,对影响接头刚度的主要因素即连接螺栓的布置、螺栓垫圈的厚度、管片与管片之间垫层材料的性能和厚度、连接螺栓的预紧力的大小及管片接头不同的受力状态进行了系统的分析 。

圆形隧道装配式衬砌接头刚度模型研究

接头刚度Kθ是装配式衬砌结构设计的一个重要参数。目前 ,Kθ的取值尚无现成的公式或图表可循 ,一般是根据接头受力试验确定。本文通过试验建立了接头的力学模型 ,该模型将接头衬垫和连接螺栓抽象成弹簧 ,根据衬垫材料的压缩回弹曲线 ,建立了接头受力和变形的非线性方程式。为了避免应用中求解非线性方程组 ,本文推导了接头刚度的简化计算公式。应用所建立的模型可以求解接头转角、接缝张开量、螺栓拉力等参数 ,通过与接头受力试验实测数据对比 ,证明计算值和实测值是吻合的。文中还应用模型对各种因素对接头刚度的影响规律进行了模拟 ,所得结果是合理的。

汽车接头刚度的有限元分析和研究

白车身(BODYIN WHITE)刚度是评价车辆设计可靠性和整车安全性能的重要指标,白车身接头刚度分析是整车开发设计过程中必不可少的环节。利用某自主研发轿车为研究对象,建立其静态有限元分析模型,进行初步的白车身接头静刚度分析;并进行相关结构几何特性修改的刚度灵敏度研究,最后得出结论。

接头刚度对结构动特性影响的分析

在结构动特性分析中考虑了接头刚度的影响；为了克服传递矩阵法计算（高阶）振型精度差的缺点，采用了降阶处理技术。实用分析表明，本文方法具有实用价值，是可行而可信的。

环向接头刚度对矩形管片力学特性的影响研究

为了保证盾构隧道衬砌结构的安全性,通过工程试验数据,利用均质圆环法和梁-弹簧模型,对比分析了考虑管片环向接头刚度与否对衬砌结构力学特性的影响;并对环向接头刚度值的大小对衬砌结构力学特性的影响做了分析,得出了矩形盾构隧道衬砌结构的内力和位移随环向接头刚度值的变化规律,同时利用工程试验数据与仿真结果作了相互映证。

基于有限元法的汽车接头刚度仿真分析

汽车车身上T形接头与其他承载件共同形成了一个牢固的车身承载结构。接头部位对结构的系统影响较大，应当保持有足够的刚度，刚度不足，会导致局部区域出现大的变形，从而影响了车的正常使用。低的刚度必然伴随有低的固有频率，易发生结构共振和声响。接头刚度仿真分析的目的就是要通过模拟计算，

接头刚度和地层抗力影响的弧形大板块井壁内力分析

论文从深冻结井筒外层井壁采用弧形大板块井壁结构的工况出发,考虑了井壁各段接头刚度kθ以及冻土壁被动抗力Pr对井壁结构内力的影响,讨论了两种因素影响下井壁内力的变化规律。分析结果表明:较柔性的接头和合理的冻土壁被动抗力Pr对降低井壁中弯矩的最大值、使各截面间的弯矩趋于均匀是有效的。因此,在此类井壁设计中考虑这两方面的影响可使井壁结构设计更经济合理。

基于足尺试验的管片纵缝接头刚度分析

为了研究上海地铁通缝拼装盾构隧道的结构承载力学特性,进行了通缝隧道结构荷载足尺试验,试验通过24个加载点施加水平集中荷载来模拟盾构隧道周围土体的分布荷载。通过反演分析结果及足尺试验观测结果,对管片纵缝接头刚度与结构变形的总体趋势进行了分析。试验结果表明,管片的纵缝接头抗弯刚度随着结构变形的增加而呈现出减小趋势,主要与管片接头受压区混凝土受压面积减小有关,其次还与受压区混凝土破坏和螺栓发生塑性变形有关。基于纵缝接头刚度的衰减特性,运营期盾构隧道安全评估时管片环的刚度有效率提出结合盾构隧道结构的变形状态进行合理取值。

地铁盾构隧道管片接头刚度影响因素研究

在对我国地铁单线区间盾构隧道衬砌结构及内力统计分析的基础上,引入面-面接触单元和衬垫单元,采用三维有限元手段对盾构隧道管片纵向接头在不同轴力、弯矩、偏心矩、螺栓预紧力、管片尺寸、衬垫厚度和螺栓位置下的接缝端面转角和接头抗弯刚度进行了深入研究,通过-θM关系曲线和三维图形曲线分别揭示和探讨了不同影响因素单独和共同作用下的接缝转角和接头抗弯刚度变化规律。

盾构隧道衬砌接头刚度有限元分析

接头刚度是装配式衬砌结构设计的一个重要参数,通过有限元分析软件ANSYS建立了管片接头的平面和空间有限元模型,应用所建立的模型对影响接头刚度的主要因素即管片与管片之间垫层材料的性能和厚度、连接螺栓预紧力的大小及管片接头不同的受力状态进行了系统的分析,为盾构隧道管片设计提供了参考。

基于接头刚度优化的白车身模态优化

采用有限元方法对白车身模态进行优化时,由于车身中板件数目较多,因而针对模型修改的工作量往往过于庞大且计算周期过长。在传统模态优化方法的基础上,通过模态应变能分析确定车身中的关键接头位置,并以静刚度的优化目标对各关键接头的局部结构进行优化设计,从而提高车身整体的模态频率。通过一组优化实例发现:优化后的白车身一阶扭转频率由32.1 Hz提高到了34.5 Hz,一阶弯曲频率由44.2 Hz提高到了46.9 Hz,且车身质量几乎不变,在保证车身轻量化要求的同时进一步提高了车身的模态性能。

接头刚度对装配式综合管廊受力性能的影响分析

为分析不同装配方式下,管廊横向接头转动刚度对管廊结构受力性能的影响。分别采用刚度解析法和有限元数值模拟,对装配式综合管廊的叠合-现浇、预制-现浇、预制螺栓和预制张拉4种接头的抗弯刚度进行了计算,计算结果显示两种模型的计算结果存在一定差异,但都呈现了类似的变化规律,即当轴力一定,接头抗弯刚度K_(θ)随着弯矩的增大而逐渐减小;随着轴力的逐渐增大,接头抗弯刚度K_(θ)也逐渐增大,并最终趋于稳定。

隧道管片接头形式与接头刚度的研究概况

介绍了盾构法隧道装配式衬砌管片接头形式的分类,以及对管片接头进行模拟的接头模型,并归纳了研究接头模型的接头刚度的影响因素,最后指出运用有限元工具对接头进行精细化研究、探求接头尺寸效应对接头刚度影响的可行性与必要性。

Hypermesh二次开发在乘用车接头刚度仿真分析中的应用

接头是白车身框架结构的重要组成部分,接头刚度分析作为乘用车刚度性能开发中必不可少的分析项目,通常在创建局部坐标系、施加边界条件、创建载荷步以及设置求解控制参数方面进行大量的重复工作。为减少重复性劳动,本文以接头基础网格模型为输入,利用Hypermesh二次开发功能,采用Tcl/Tk语言编写了接头刚度分析过程中局部坐标系创建、载荷施加、载荷步创建以及求解控制参数设置的自动化程序,可大幅提高分析效率,提高分析结果的准确性和一致性。

减振器接头刚度对动车组动力学性能影响分析

液压减振器对轨道车辆保持良好的稳定性、平稳性以及安全性发挥着关键的作用。运用SIMPACK分析软件建立了某动车组系统的多刚体动力学模型,研究了其转向架上安装的4种液压减振器在不同接头刚度条件下对车辆各动力学性能指标的影响规律。结果表明:抗蛇行减振器和二系横向减振器接头刚度对动力学性能的影响较大,其他两种垂向减振器接头刚度的影响较小。

接头刚度对装配式综合管廊受力性能的影响分析

近年来,随着我国总体经济实力快速发展,建筑工业化进度得到大力推荐,而装配式的结构在目前应用过程中发现,其施工效率、经济效益以及节能环保等多个方面都要远超于传统的现浇结构,是实现生产工业化的有效途径之一。但传统的装配式结构在制造其自身的构件时,连接处相较于其他部分十分薄弱,整体的完整性以及抗震性都存在一定的劣势,在应用环境上要求较多。综上所述,装配式综合管廊选用构件的过程中,需要充分考虑其受力性能,选用相对适合的构件,对装配水综合管廊的整体发展都具有积极的影响。本文根据国内外研究的基础出发,对装配式综合管廊受力性能所涉及到的接头刚度进行分析。