盾构隧道衬砌结构环向连接螺栓作用机制研究——以上海地铁为例

地铁隧道管片螺栓由于遭受地下水中腐蚀性介质侵蚀而导致管片结构耐久性受影响的问题显得特别突出,直接关系到地铁管片结构的正常安全运行和使用年限。在管片设计时连接螺栓有利于提高管片接头的连接刚度、增强结构的整体性和控制结构的变形,但对于连接螺栓在管片结构受力过程中的作用机制仍不明。文章开展了考虑环向连接螺栓锈蚀和失效两种情况下盾构隧道衬砌结构力学性能的顶部超载工况足尺试验研究,并与已开展的环向连接螺栓完好的整环结构足尺试验结果进行对比,揭示了环向连接螺栓的作用机制。整环试验的结果表明:结构受力过程分为三个阶段,分别为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段;弹性阶段中,环向连接螺栓劣化对于结构的受力性能影响有限;弹塑性阶段中,环向螺栓弹性模量降低导致结构整体刚度大幅降低;塑性阶段中,环向螺栓劣化导致结构极限承载力降低。