双圆盾构隧道管片衬砌的拼装内力分析

讨论双圆盾构隧道(DOT:Double-O-Tube)施工时,管片衬砌拼装内力的有限元计算。包括整个拼装过程的有限元模拟方法,采用三维实体单元模拟隧道管片衬砌在工程中不同工况下的内力变化。结合双圆隧道的工程参数,进行实际问题的计算,为目前双圆隧道管片衬砌内力计算探索出一条计算模式。

混合砂在地铁盾构隧道衬砌管片中的应用

本文通过工程概况分析,针对混合砂的特性与优势进行分析,完成原材料选择及性能测试工作,深入探讨了混合砂混凝土在管片生产中的关键技术和质量控制措施,同时,借助现代信息技术,实现了对隧道施工全过程的实时监控与数据分析,通过科学的方法提高隧道工程的质量和施工效率,确保工程的长期安全与稳定。

钢-PVA混杂纤维高性能混凝土隧道衬砌管片抗弯性能试验

为研究钢纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、矿粉3种因素对混杂纤维高性能混凝土隧道衬砌管片受力性能的影响,针对不同体积分数的钢纤维(0.5%,1.0%,1.5%)、PVA纤维(0.1%,0.2%,0.3%)和不同掺量的矿粉(10%,20%,30%)设计了L_(9)(3^(3))的正交试验,并制作1块钢筋混凝土(RC)衬砌管片和9块钢-PVA混杂纤维高性能混凝土衬砌管片进行抗弯性能试验。研究结果表明:与RC衬砌管片相比,钢-PVA混杂纤维能显著提升衬砌管片开裂弯矩、裂缝宽度0.2 mm对应的弯矩、屈服弯矩、极限弯矩和控制裂缝开展的能力,其中钢纤维对管片极限弯矩提升最为显著,最大提升幅度达64.0%,其次是矿粉和PVA纤维;3种因素的最佳掺量组合为:1.5%钢纤维,0.3%PVA纤维和20%矿粉。对钢-PVA混杂纤维混凝土的选用原则和在衬砌管片的应用提供理论及试验依据。

橡胶垫对隧道衬砌管片接触特性的影响试验研究

利用粘贴有橡胶垫的混凝土试件来模拟管片和橡胶垫,通过直剪试验分析了橡胶垫对隧道衬砌管片接触特性的影响。试验结果表明:混凝土与混凝土直接接触时剪切应力随剪切位移变化过程可分为弹性、塑性硬化和理想塑性变形3个阶段;混凝土试件粘贴橡胶垫后,接触面出现明显的软化变形阶段,橡胶垫在混凝土之间起到良好的缓冲作用,可以释放应力,延缓管片的失稳破坏过程。采用Archard非线性摩擦幂次准则描述了两种接触条件下接触面剪切峰值应力与轴向应力的关系,为类似接触问题剪切峰值应力的预估提供依据。

隧道衬砌管片钢筋骨架机器视觉引导焊接技术

为解决人工焊接钢筋骨架时存在的焊接质量不均匀、生产效率低下,以及示教型焊接机械人焊接中存在的对钢筋骨架总装要求高、定位困难等问题,首次将基于3D结构光相机的机器视觉技术引入隧道衬砌管片钢筋骨架自动焊接中。首先,分析钢筋骨架结构特点,制定具体焊接策略;然后,通过钢筋接头特征的抽象提炼以及小型验证试验,完成控制软件和图像处理算法的开发和编制,再将其移植运用到实际钢筋骨架焊接测试中。结果表明,机器视觉技术的引入实现了对钢筋骨架焊接点位的成功纠偏,引导了机械手精准焊接。相比于原示教型焊接系统,3D结构光相机的引入使钢筋骨架的焊接效率和焊接质量均得到提高。

C100机制砂超高强高性能混凝土隧道衬砌管片的研制

利用机制砂配制C100超高强高性能混凝土隧道衬砌管片,通过对隧道衬砌管片混凝土的原材料进行优选,并进行混凝土配合比优化设计,成功研制出28 d抗压强度达到130 MPa机制砂超高强高性能混凝土隧道衬砌管片,将衬砌管片厚度减薄80 mm后,其各项性能指标符合隧道预制混凝土衬砌管片质量要求。该研究成果可大幅度节约隧道衬砌管片混凝土用量、延长衬砌管片的使用寿命,对促进可持续发展和高质量具有重要意义。

泄水式管片衬砌泄流量对衬砌外荷载的影响研究

提出了采用泄水式管片衬砌结构型式解决铁路隧道高水压问题的结构设计理念。考虑渗流场对围岩应力场的影响,建立了水荷载为渗透体积力的管片衬砌外荷载计算公式,探讨了围岩渗透系数与最大可泄流量、衬砌控制泄流量与衬砌壁后接触应力的相互关系,以及围岩条件对衬砌壁后有效应力和接触应力的影响规律,并将该计算方法与远场水荷载视为面力的简易衬砌外荷载计算方法进行对比,以评估简易方法的可行性。结果表明:将水荷载视为面力与将其视为渗透体积力进行接触应力计算时,两者结果仅在一定条件下具有良好的接近度,前者只能作为衬砌外荷载选择的一种参考。

高性能混凝土在盾构隧道管片中的应用

文章结合高强混凝土在南京地铁隧道衬砌管片中的应用,探讨了影响高性能混凝土在混凝土管片中应用的因素。高性能混凝土应用于隧道衬砌管片对降低管片造价、增强管片耐久性和抗渗性有重要作用。

软土盾构隧道纵向设计综述

通过对软土盾构隧道结构设计理论的现状和已建软土盾构隧道结构存在问题的分析,指出克服软土盾构隧道结构发生过量纵向沉降或不均匀沉降而引起隧道渗水、漏泥、结构局部破坏等影响隧道正常使用及其耐久性问题的关键是展开纵向设计理论研究。在纵向设计理论指导下,通过软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面的创新改造,使软土盾构隧道的设计方法更加科学合理。

CFRP 网格-喷射ECC 复合增强隧道管片受力性能研究

为提升隧道管片承载力和耐久性,提出一种具备耐腐蚀、施工方便的结构增强方式。在对喷射ECC工作性能和受力性能进行优化的基础上,采用CFRP网格与喷射ECC(CFRP-ECC)复合增强盾构隧道管片。考虑增强材料、ECC层厚度以及CFRP网格等参数,对两端简支的CFRP-ECC复合增强盾构隧道管片进行静力加载试验,研究其受弯性能。结果表明:经过ECC和CFRP-ECC复合增强后的管片,其开裂弯矩较未增强管片分别增加了26.7%和13.3%,有效抑制了裂缝的产生;喷射厚20 mm ECC管片的承载力和延性均得到提升,其位移延性系数相较于未增强管片提高了44.6%;仅粘贴CFRP布增强管片的承载力与未增强管片的基本相同,但位移延性系数提高了195%。此外,基于ABAQUS建立的有限元分析模型能有效分析管片及CFRP-ECC增强管片的受力性能和破坏形态。通过黏结应力-滑移模型建立的ECC与混凝土间的接触能有效模拟界面的黏结性能。

钢纤维混凝土在盾构隧道衬砌管片中应用的可行性研究

盾构法施工中长期采用的钢筋混凝土管片存在一些固有缺点。为了克服这些缺点,从技术角度和经济角度分析了采用钢纤维混凝土管片的优越性与可行性,并提出一整套的研究思路与方案。

盾构法隧道衬砌管片钢模的设计

随着我国隧道建设的蓬勃发展，盾构法施工隧道已越来越多地被采用，与此有着密切相关的管片，特别是混凝土管片的制作及其与管片制作密不可分的钢模也同样得到了重视，设计介绍如下。

吸附式植筋钻孔自动化设备的探索与研究

在超大直径盾构隧道内部结构施工中有大量管片衬砌及道路板接头,其中植筋钻孔施工需要大量人力。针对此现象,有必要进行植筋钻孔施工机械化研究。吸附式植筋钻孔机通过吸附固定于管片,并具有提供钻孔进给力,及进给力和钻孔深度检测控制的功能,实现了钻孔定位后自动植筋钻孔。吸附式植筋钻孔自动化设备节省了施工人员劳动力,改善施工环境,提高了隧道内部结构施工的机械化程度。

活性粉末混凝土管片抗弯性能的试验研究

为了探究活性粉末混凝土材料(RPC)在隧道管片方面的应用,通过对RPC梁进行抗弯试验,研究了厚度和配筋对RPC梁抗弯性能的影响,对比分析了不同参数下RPC试验梁的破坏特性、承载力、弯矩-挠度和弯矩-应变关系的变化规律,进而探究RPC作为衬砌管片材料的优越性。研究结果表明:在常温下配制养护RPC构件,其立方体抗压强度可达到130 MPa;少量配筋能够增加RPC构件的变形,提高延性;适量配筋能够显著提高RPC构件的抗弯承载力和变形,但减小厚度对适量配筋RPC构件的变形和抗弯承载力影响较小;掺加的钢纤维承载部分荷载,使得RPC应用于管片中可减少钢筋用量和厚度。