矩形顶管隧道F型承插接头抗弯性能试验研究

为研究矩形顶管隧道在地基沉降及上部荷载变化等情况下F型承插接头的抗弯性能、变形规律及破坏特征,在管节底部布置不同数量的等效地基弹簧来模拟不同地质条件,开展不同地层条件下的接头弯曲试验。试验结果表明:1)加载初期,接头弯曲变形主要为钢套环变形,各等效地基下接头抗弯刚度差异较小。2)当位移加载至15~25 mm时,管节顶底板内侧与侧墙外侧出现裂缝,由于管节自身变形使得接头张开量随着加载位移的增大出现减缓,接头抗弯刚度曲线斜率增大,并以0.007 rad张开量为界线划分为2个阶段。3)根据拉线式位移计变化、接头混凝土应变及钢套环应变可知,顶底板中部及侧墙中部挠曲应力最大,且在上方荷载作用下,管节表现出被压扁的趋势。4)接头弯曲变形中,插口端混凝土会与承口端混凝土及钢套环发生挤压,顶板混凝土被压碎,钢套环由于挤压而发生翘曲。

矩形顶管隧道F型承插接头剪切性能研究

通过接头剪切试验研究在地基沉降、施工扰动及上部荷载变化等情况下矩形顶管隧道的F型承插接头剪切受力性能及变形特征.通过在管节底部布置等效地基弹簧的方式,模拟不同地层条件下土体对矩形顶管的支撑作用.结果表明:在管节接头发生剪切变形过程中,钢套环刚度与地基刚度越大,接头抗剪承载能力越强,错台量越小.钢套环焊缝强度严重制约管节的承载能力,裂缝出现使得接头的抗剪承载力下降29.5%~51.5%.在剪切作用下,接头钢套环容易发生翘曲变形或者焊缝开裂,接头处与钢套环接触的混凝土容易被压碎,接头根部混凝土容易开裂.

矩形顶管F型承插接头抗剪刚度及影响因素研究

为研究矩形顶管F型承插接头抗剪刚度等抗剪力学特性,建立精细化三维有限元模型,通过分析不同剪切位移下接头构件的力学特征,对接头抗剪刚度及影响抗剪刚度的因素进行研究。结果表明:1)矩形顶管F型承插接头的抗剪刚度呈非线性特征,分为3个阶段。当接头错台量小于7.6 mm时,接头抗剪刚度基本不变;接头错台量为7.6~22.29 mm时,接头的抗剪刚度降低为30%;接头错台量超过22.29 mm时,接头达到屈服荷载,接头抗剪刚度基本为0。2)接头的破坏过程为接头倒角部位钢套环先屈服,之后接头倒角部位混凝土发生受压破坏,最后范围逐渐扩大形成整个破坏面;接头发生剪切错台变化时,倒角部位钢套环及端部混凝土承担大部分剪切荷载,易发生破坏,应对此位置重点加强。3)接头钢套环厚度和长度、倒角半径、管片厚度的增加均会提高接头抗剪刚度,其中管片厚度对接头抗剪刚度的影响最大。