盾构隧道双层衬砌结构弯矩分配的解析模型

考虑盾构隧道双层衬砌结构中二次衬砌的结构性功能,研究盾构隧道双层衬砌结构弯矩分配特性,推导了弯矩分配比例的解析表达式。并采用有限元方法数值模拟了盾构隧道双层衬砌结构3个典型的例子,将解析解与有限元数值模拟结果相比较,验证了所推导解析解的正确性。研究表明,二次衬砌混凝土的所分担总弯矩与初次衬砌管片所分担总弯矩的比,近似等于各自截面惯性矩的比。在常规设计的双层衬砌厚度条件下(管片厚度h_1=0.5m,二次衬砌混凝土厚度h_2=0.2m),初次衬砌管片所分担总弯矩94%以上,而二次衬砌混凝土所分担总的弯矩仅仅占6%以下,二次衬砌对结构的承载能力贡献较小。

构造参数对腐蚀作用下双层衬砌盾构隧道影响探究

文章以大连地铁5号线跨海段隧道为背景,探究构造参数对腐蚀劣化条件下双层衬砌盾构隧道受力性能的影响。首先调研已有结构腐蚀的相关研究,得到腐蚀劣化条件下模量衰减率的计算模型,再取5号线典型断面参数建立有限元模型,据此分析管片接头刚度和内层衬砌厚度改变时,双层衬砌盾构隧道的力学性能与腐蚀劣化程度关系曲线的变化规律。结果表明:(1)外管片接头刚度增加,内层衬砌承担荷载向外管片转移,结构变形减小,结构对劣化敏感度增加;(2)内层衬砌厚度增加,其与外管片弯矩均明显提高,而对拱顶沉降影响不大;(3)各时程关系曲线均在35~37 a出现拐点,应将该点作为确定结构寿命的重要考虑因素。