含有空心榫的盾构隧道环缝接头柔性特征研究

柔性接头是盾构隧道适应断层错动的主要抗震设计方向之一。鉴于管片环缝柔性设计难题,文章提出一种含有空心榫的管片环缝结构。通过管片环缝局部原型试验、材料性能测试以及数值模拟,提出空心榫的本构模型以及损伤参数表达式,揭示含有空心榫管片环缝的柔性特征以及承载优势。研究结果表明:空心榫具有高强、高延性、均质且力学性能稳定的特点,其抗拉强度超过C50混凝土的60倍。管片环缝增加空心榫后,管片环缝能够承受的错台量达到规范限定值的1.6倍,同时螺栓内力(剪力和轴力)至少降低88%,螺栓塑性区体积至少降低47.2%,混凝土塑性区体积至少降低17%,混凝土最大拉伸损伤范围减小42.8%。空心榫增强管片环缝错动能力的同时,对螺栓和管片也具有一定保护作用。研究成果为盾构隧道的柔性接头设计提供理论依据,支撑隧道接缝柔性设计理论的发展。