盾构管片接缝传力垫层的接触特性试验研究

为了研究盾构管片接缝的接触特性,采用带有橡胶垫层的混凝土试件来模拟盾构管片和橡胶垫层,通过加卸载条件下的直剪试验和单轴压缩试验,探究盾构管片接缝和接头处的切向和法向接触特性。由试验结果可知:1)接触面剪切应力随剪切位移的变化过程可以分为弹性变形、弹塑性变形和应变软化3个阶段,剪切峰值应力的残余百分比为55%~65%;2)橡胶垫层在混凝土之间起到了良好的缓冲作用,对管片的失稳破坏过程有一定的延缓作用;3)根据试验结果得出管片混凝土强度等级为C50、传力垫层厚度为2 mm时接触面的切向和法向接触刚度,为盾构管片接缝传力垫层接触摩擦特性的分析计算提供参考。

带有橡胶垫层混凝土接触摩擦特性的试验研究

管片接缝和接头处接触摩擦作用对盾构管片稳定性有重要影响。为分析盾构管片块体间的接触摩擦效应,采用直剪试验研究了贴有橡胶垫层混凝土的接触摩擦特性。试验结果表明:当混凝土与混凝土接触时,峰值之前的剪切应力随剪切位移变化过程可分为弹性变形阶段和塑性硬化变形阶段;剪切应力达到峰值后,接触面处于理想塑性应力状态。当混凝土试件贴有橡胶垫层时,橡胶垫层在混凝土之间起到良好的缓冲作用,接触面剪切应力明显减小,并伴有明显的软化变形阶段。当轴向应力在1.5~13 MPa范围内时,残余应力与峰值剪切应力比为55%~65%,当轴向应力分别为17 MPa和21 MPa时,其比值分别为70%、80%。本研究采用Archard非线性摩擦幂次准则描绘了接触面峰值剪切应力与轴向应力的关系。试验结果给出不同接触面剪切应力与剪切位移关系,为相似接触面接触摩擦作用的相关研究提供借鉴。