深层调蓄隧道管片接头抗弯试验装置“钢蝴蝶”的研制

针对隧道管片接头抗弯试验中可能出现的"大轴力"、"大弯矩"及"正负弯矩频繁切换"的试验工况,研制全新加载模式的管片接头抗弯试验装置"钢蝴蝶"。与传统的管片接头试验装置两端夹紧中间加载顶力方式不同,采用两端直接夹紧施加弯矩的加载方式。该试验装置经实际试验应用,已完成试验所需的各个工况。管片接头抗弯试验装置"钢蝴蝶"作为新理念的管片接头试验装置,在实际试验中客观地体现其可靠性、稳定性,并且兼容多类管片及多种管片拼装形式的接头抗弯试验。

大断面盾构隧道管片接头抗弯力学模型研究

针对大断面盾构隧道复杂接缝面管片接头特点,考虑其接缝面细部构造、混凝土及传力衬垫的非线性力学特性、接缝面荷载传递特性以及接头螺栓预紧作用等因素的影响,建立了能够表征管片接缝面混凝土开裂与压碎、螺栓屈服以及接头破坏的管片接头抗弯力学模型,并结合管片接头抗弯足尺试验对大断面盾构隧道管片接头的抗弯性能进行对比分析。研究结果表明:弯矩较小时接缝面最大张开量增长较缓慢,当弯矩超过一定量值后,接缝面最大张开量显著增长;接缝张开高度超过螺栓位置而使螺栓受拉后,张开高度随弯矩增长幅度逐渐减小并趋于稳定值;负弯时接缝面的张开时机及螺栓的受力时机晚于正弯;轴力越大,接缝面的张开时机越晚,同等大小弯矩条件下张开高度的越小;管片接头抗弯刚度随弯矩增长总体呈非线性减小特点,轴力对于抗弯刚度的保持有益,轴力越大接缝面的抗弯能力越持久。研究结果可为大断面盾构隧道管片接头的设计提供指导与参考。