内水压盾构隧道管片衬砌受力与变形特性分析

对不同埋深的通缝和错缝拼装盾构衬砌结构在内水压作用下的力学响应开展研究,分析了内水压、隧道埋深和衬砌拼装方式对盾构衬砌承载特性的影响规律。研究结果表明,隧道内水从空管变化至满管过程中,衬砌环变形持续增大,内力变化呈现三阶段特性。第一阶段为空管至半管阶段,衬砌环弯矩增大、轴力减小,但二者的变化幅度极小。第二阶段为半管至刚刚满管阶段,衬砌环弯矩增大、轴力减小,轴力的变化幅度小于弯矩。第三阶段为满管后内压增加阶段,衬砌环弯矩和轴力同时减小,但轴力的减幅远大于弯矩。对于有内压作用的盾构衬砌,埋深减小时衬砌结构的内力与变形会随之减小,但局部接缝张开及螺栓应力可能出现增大的现象,较浅覆土处衬砌环接缝的安全储备应引起足够重视。当隧道埋深及内部水压荷载相同时,错缝拼装衬砌结构的收敛变形、局部接缝变形和接缝部位螺栓的受力均优于通缝拼装结构,承受内水压的盾构衬砌可优先考虑采用错缝的方式拼装。