预制装配式仰拱与衬砌接头直剪试验研究

装配式结构具有成本低、工期短和绿色施工等优点,因此中国正在大力推动装配式技术的应用.装配式技术应用于高速公路隧道建设中时,预制装配式仰拱与现浇衬砌接头处存在较大的安全隐患,容易发生剪切破坏.为了探究该类装配式结构接头处直剪受力状态下的抗剪力学性能,以接头的界面植筋率、界面尺寸和界面处理方式作为变化参数,设计并制作了21个“Z”字形试件开展直剪试验,观测了试件失效的全部过程以及破坏形态,获取了试件的剪切-滑移曲线,系统地分析了接头直剪力学性能的变化规律.结果表明:试件破坏分为植筋剪断和混凝土失效两种破坏形态;随着界面植筋率增加,试件极限抗剪承载力、延性和抵抗界面损伤演化的能力均随之提升;界面植筋率由0.7%增至1.1%时,极限抗剪承载力提升最大为66.4%;界面凿毛处理后试件的抗剪性能更优,其延性提升最大为41.5%;界面植筋率相同时,随着界面尺寸的增大,抗剪承载力随之提升,最大提升64.8%;试件抗剪性能存在一定的尺寸效应,界面尺寸较小试件的抗剪承载力随界面植筋率增加而提升的效果不显著.最后根据相关规范计算方法,基于试验结果和拓展的剪切-摩擦理论,提出了改进的预制装配式仰拱与现浇衬砌接头的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合度良好.

圆形隧道装配式衬砌接头刚度模型研究

接头刚度Kθ是装配式衬砌结构设计的一个重要参数。目前 ,Kθ的取值尚无现成的公式或图表可循 ,一般是根据接头受力试验确定。本文通过试验建立了接头的力学模型 ,该模型将接头衬垫和连接螺栓抽象成弹簧 ,根据衬垫材料的压缩回弹曲线 ,建立了接头受力和变形的非线性方程式。为了避免应用中求解非线性方程组 ,本文推导了接头刚度的简化计算公式。应用所建立的模型可以求解接头转角、接缝张开量、螺栓拉力等参数 ,通过与接头受力试验实测数据对比 ,证明计算值和实测值是吻合的。文中还应用模型对各种因素对接头刚度的影响规律进行了模拟 ,所得结果是合理的。

考虑衬砌接头的土—盾构隧道有限元模型初探

本文作者详细推导了由梁单元和衬砌接头单元组成的混合单元的刚度矩阵 ,形成了考虑衬砌接头的土—盾构隧道有限元模型。利用有限元法计算了考虑衬砌接头和不考虑衬砌接头两种情况下衬砌的内力和衬砌的变形。由计算可知 ,衬砌接头对衬砌的轴力和位移影响相对较小 ,但对衬砌的弯矩影响较大 ,因此在盾构隧道的抗震设计中必须考虑衬砌接头的影响 ,否则将使设计趋于保守。

盾构隧洞双层衬砌接头荷载试验研究

大多数情况下 ,盾构隧道二次衬砌是不作为受力构件的 ,目前双层衬砌的受力计算还没有形成统一的设计规范 .为此以我国规划设计中的南水北调中线穿黄隧洞为研究背景 ,介绍了穿黄隧洞双层衬砌荷载试验原理、测试方法。

公路隧道上导坑施工拱墙衬砌接头存在的问题及工艺改进

本文通过对上导坑法施工的隧道拱墙衬砌接头存在问题，提出工艺改进设想，以达到解决施工缝渗漏水及保证衬砌拱圈整体结构强度。

盾构衬砌接头设计关键点研究

在盾构隧道设计中,若盾构衬砌接头设计不合理,则会极易造成隧道渗水、局部破损、爆裂等现象,从而影响整个隧道的正常使用。论文围绕盾构衬砌接头的主要破坏形式、应力分布状态进行了分析,并采用经验公式和数值模拟的形式两相对照,其匹配度良好,给出了合理的配筋设计建议。

盾构隧道衬砌非线性力学响应分析综述

为探明衬砌构件和土体环境对盾构隧道衬砌非线性力学响应的影响,首先,阐述基于试验得到的纵缝接头转动刚度受轴力和弯矩控制的特点,总结在解析与数值方法中考虑接头非线性的迭代计算方法;然后,综述关于管片本体的开裂特性与承载能力的试验成果,列举考虑管片开裂非线性的常用数值方法,并指出混凝土开裂对衬砌整体有一定不利影响,但接头行为才是主导因素;接着,总结在常用计算方法中土体非线性的处理方式,给出几种能够进一步考虑土体作用的试验方法;最后,展望盾构隧道结构非线性分析方法的发展趋势,建议深入开展多因素耦合的接头抗弯特性、材料劣化和疲劳作用下的管片本体开裂软化行为、考虑时空效应的土与衬砌相互作用等方面在盾构隧道非线性力学响应中的研究,进一步建立各类接头、多向弹簧的材料参数库,明确衬砌渐进性破坏机制,完善基于大数据的盾构隧道快捷计算分析方法。

波纹钢衬砌法兰接头受弯力学性能数值分析

为进一步研究波纹钢衬砌法兰接头受弯力学性能及其影响因素,建立波纹钢衬砌法兰接头的四点弯曲计算模型并验证其准确性。以波纹钢型号、法兰板厚度和螺栓型号为变量设计正交试验,通过变形云图总结破坏模式,对M-θ曲线的原点刚度与极限弯矩进行方差、极差分析,再结合法兰板与螺栓的应力-弯矩曲线揭示结构破坏时构件的相互作用机理,最后提出弯矩系数α以定量区分法兰接头类型。研究结果表明:结构原点刚度受波纹钢型号影响最大;正弯矩荷载下极限弯矩由法兰板起主导作用,其破坏模式为法兰板面外屈曲破坏,螺栓对其影响不大但应力已达极限;负弯矩荷载下极限弯矩受螺栓与法兰板共同影响,破坏模式可根据变形特征分为法兰板控制型、螺栓控制型和综合控制型,所提出的相对弯矩系数α可准确定量区分其破坏模式;在纯弯荷载下法兰板与螺栓最大Mises应力均呈现四阶段增长特征,负弯矩荷载下的法兰板最大Mises应力随螺栓型号变化不显著。