复合腔体加固盾构隧道衬砌力学行为的宏观分析模型

文章以复合腔体加固盾构隧道极限承载力足尺试验为背景,提出一种可用于模拟盾构隧道结构加固工况的非线性叠合模型,用不同的材料定义复合腔体和管片,用双向弹簧单元模拟未加固隧道与复合腔体间的粘结,并通过对比足尺试验结果,对模型的有效性进行了验证;同时详细地描述了一些关键参数的取值,并通过数值模拟结果形象地描述了结构的受力性能和破坏机理,为运营地铁盾构隧道的工程加固提供了优化建议。

砂卵石地层盾构隧道下穿铁路桥梁加固方案比选

结合某工程实例对砂卵石地层盾构隧道下穿铁路桥梁加固方案进行比选,综合主要方案的实施可行性、技术难易程度、工期、造价等因素,提出针对性技术措施,确定技术可行、经济合理的加固方案,并成功应用于工程项目,实现了既定目标,综合效益显著,对今后类似工程方案的制订及实施有较好的参考价值。

地铁运营隧道加固施工技术研究

随着城市的高速发展,轨道交通隧道结构周边存在不可避免施工作业,将会对隧道结构产生影响。由于盾构法隧道的力学特性,对外部环境的扰动非常敏感,周边基坑开挖,沉降、地层加载或卸荷都会造成隧道结构损伤,产生隧道变形和破损,从而影响轨道交通安全运营。本文对复合腔体构件的结构形式进行了介绍,对复合腔体构件加固施工中的接头拼装工艺、注浆工艺等关键技术进行了研究,总结形成了复合腔体构件加固盾构隧道的施工技术要点,并在上海地铁隧道中进行了应用。

复合材料叠合衬砌加固管片接头抗负弯矩试验研究

复合材料叠合衬砌是加强各种隧道的一种新型结构形式。这种结构具有强度高、操作轻便、施工效率高、构件所占空间小等优点,特别适合于城市地铁隧道修复时复杂的施工条件。通过复合材料叠合衬砌加固管片接头抗负弯矩试验,对加固前后管片接头的荷载-挠度曲线、荷载-接缝张角、荷载-转角刚度曲线等进行了对比分析,研究了复合构件加固接头的破坏形态。结果表明,加固管片接头在挠度10mm时负弯矩承载力较未加固提高221%,负弯矩极限承载弯矩较未加固提高101%,加固管片接头平均转角刚度较未加固接头提高约4.3倍,复合材料叠合衬砌有效提高了管片接头在负弯矩区的抗弯承载能力和接头转角刚度,可作为隧道管片加固的一种新方法。

复合材料叠合衬砌加固管片接头抗正弯矩研究

复合材料叠合衬砌是加强各种隧道的一种新型结构形式。这种结构具有强度高、操作轻便、施工效率高、构件所占空间小等优点,特别适合于城市地铁隧道修复时复杂的施工条件。笔者主要研究了管片接头采用复合材料叠合衬砌加固后的抗正弯矩性能,对加固前后管片接头的荷载-挠度变化、荷载-接缝张开量变化(内外两侧)、荷载-接缝张角变化、螺栓应力及复合构件应力变化等进行了对比分析,研究了复合构件加固接头的破坏形态。结果表明,复合材料叠合衬砌能有效提高管片接头在正弯矩区的抗弯承载能力和接头转角刚度,可作为隧道管片加固的一种新方法。

钢板-混凝土组合结构加固盾构隧道衬砌结构极限承载力足尺试验

提出钢板-混凝土组合结构加固盾构隧道衬砌结构的加固方法,该方法采用钢板作为加固材料,钢板与原衬砌结构的界面黏结采用栓钉、植筋、化学锚栓和钢纤维混凝土组合而成的物理界面黏结。其中,焊接于钢板表面的栓钉作为钢板与钢纤维混凝土之间界面的抗剪连接件,植入原混凝土衬砌内表面的植筋作为原混凝土与钢纤维混凝土之间界面的抗剪连接件,化学锚栓提供钢板与原混凝土之间的径向抗剥离力,而采用钢纤维混凝土作为钢板与原混凝土衬砌之间的填充材料,其具有良好的抗裂性能与耐久性。这种界面黏结形式相比传统盾构隧道加固方法中由环氧树脂形成的化学界面黏结,提高了界面的强度、延性以及耐火性,改变了传统盾构隧道加固方法中,结构破坏源自局部界面黏结脆性破坏的破坏模式。以通缝拼装盾构隧道为加固对象,对加固试件进行模拟上部堆载作用下考虑二次受力的整环足尺静力加载试验,分析结构整体的受力过程、破坏模式和极限承载力等,探究钢板-混凝土组合结构加固法对于提高结构受力性能的作用,并将试验结果与内张钢圈加固法进行比较。研究表明:采用钢板-混凝土组合结构加固法加固盾构隧道,保证了界面黏结的有效性,极限承载力状态下,界面黏结良好,使得加固材料与原混凝土衬砌结构能够共同工作,提高了各类材料(钢板、螺栓等)的利用率,结构整体破坏模式具有良好的弹塑性;相比于内张钢圈加固法,钢板-混凝土组合结构加固法的钢材用量减少了29.4%,而结构极限承载力提高了31.1%,结构延性增加501%。

UHPC加固盾构隧道衬砌结构试验

为了研究超高性能混凝土(UHPC)加固盾构隧道衬砌结构性能,首先开展了UHPC材料抗压、抗拉试验研究,然后将其应用于加固盾构隧道衬砌结构,并开展了加固结构的极限承载力足尺试验研究。该加固方法包括以下步骤:在隧道管片内表面进行凿毛处理,在凿毛后的内弧面植入弯筋和化学锚栓,清理凿毛表面,最后在内弧面浇筑0.06m厚UHPC。未加固衬砌结构整环外径6.2m,环宽0.6m,管片厚度0.35m。加固结构通过外弧面上均匀分布的24个千斤顶进行加载,这些千斤顶分为3组,分别控制其荷载大小,以模拟地层的不均匀压力。标准养护条件下,UHPC 18d龄期(足尺试验龄期)的抗压和抗拉弹性极限强度分别达到138MPa和12MPa。加固整环结构的弹性极限由腰部外弧面的混凝土开裂控制,结构破坏是由于原管片接头位置出现4个塑性铰,致使结构变成可变机构。通过分析试验结果以及对比现有加固技术,得到如下主要结论:①UHPC材料的拉压力学性能对养护湿度的依赖性较小,材料存在明显的应变强化现象;②UHPC加固隧道衬砌结构极限承载力由管片接头部位性能控制;③UHPC自身的材料性能得到充分利用,但原隧道管片的材料性能尚未得到充分发挥;④相比未加固结构,初始结构刚度提高1个数量级,结构弹性极限提高了115%,UHPC加固结构承载力和传统的钢板加固相当。

铝合金腔体复合构件抗弯性能试验研究

为安全经济地设计铝合金腔体复合构件,使其达到加固要求,以铝合金腔体复合构件在加固过程中的实际工况为背景,对其抗弯性能进行试验研究,并采用数值模型进行验证。通过描述试件的加载破坏过程,分析各类试件的破坏机制,得到试件的承载力、延性和抗弯刚度的增长规律。试验结果表明:1)砂浆压碎或铝合金拉断是铝合金腔体复合构件丧失承载能力的标志;2)砂浆材料能显著提升试件承载能力,并降低试件延性,对试件抗弯刚度贡献不大;3)碳纤维材料能显著提升试件抗弯刚度,并有限地提升试件的延性和承载能力。