某盾构隧道管片接头刚度计算分析 倪勇龙

盾构隧道管片接头的易损性分析和评价黄宏伟;沈贤达;王飞;张东明【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(044)002【摘要】管片接头是盾构隧道结构力学性能的薄弱和关键部位.从抗弯、抗剪及抗渗三个方面,提出接头易损性评价方法.在轴力、弯矩和剪力作用下,考虑接头自身健康状况,并以混凝土、螺栓的应力状况和渗漏水作为评价指标,建立接头易损性评价模型.建立管片接头力学解析模型,分析接头的力学响应,并建立管片接头三维有限元精细化模型,对比验证解析模型的正确性.通过蒙特卡洛计算,获得大量计算样本,并在此基础上构建管片接头易损性的贝叶斯网络.根据接头易损性贝叶斯网络,分析接头易损性,并结合现场监测,反分析盾构隧道管片接头的健康状况,更新接头易损性预测,指导盾构隧道的正常运营维护.【总页数】10页(P198-206,219)【作者】黄宏伟;沈贤达;王飞;张东明【作者单位】同济大学土木工程学院,上海200092;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092;同济大学土木工程学院,上海200092;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092;上海防灾救灾研究所,上海200092;同济大学土木工程学院,上海200092;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU451【相关文献】1.基于物联网的盾构隧道管片接头张角远程监测方法 [J], 李忠;伍柄昌2.盾构隧道管片接头接触非线性模型在反应位移法中的应用研究 [J], 陈枰良;耿萍;李沛松;王新强3.纯压弯受力下大断面盾构隧道管片接头抗弯足尺试验研究 [J], 张力;苏芮;何川;封坤;方若全;徐培凯4.盾构隧道管片接头三维精细化数值模拟研究 [J], 张力;封坤;何川;徐培凯;张景轩;廖楚天5.盾构隧道管片接头抗弯刚度简化计算方法研究 [J], 陈翰;张茜珍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

盾构衬砌管片环向接头刚度解析法及参数研究晏启祥;陈行;陈文宇;张君臣;黄希【摘要】基于接头断面的不均匀变形、接头细部构造分析在正、负弯矩作用下接头分离前后的力学特性,分别给出管片环向接头的抗拉刚度和抗弯刚度在接头分离前后的非线性解析公式,以及接头抗压刚度和抗剪刚度的线性解析公式.在此基础上,得到不同管片厚度和螺栓等级工况下线性接头和非线性接头模型的转角与弯矩的关系,并对线性接头模型和非线性接头模型的内力和变形特性进行对比分析.研究结果表明:在接头分离前,其抗弯刚度随管片厚度增大而增大;在接头分离后,接头抗弯刚度急剧减小,但不同管片厚度下的接头抗弯刚度分布规律大致相同;随着螺栓等级提高,接头分离时的突变转角与弯矩逐渐增大;在正弯矩作用下各等级螺栓的弯矩增量比负弯矩作用下的弯矩增量大,但各等级螺栓的转角增量要比负弯矩作用下的转角增量小;在荷载作用下,隧道管片弯矩随螺栓等级提高而逐渐减小;螺栓等级提高对线性与非线性模型的轴力影响较小,管片厚度变化对线性和非线性模型的剪力影响较小,但线性和非线性模型管片的剪力随螺栓等级提高而减小.%Based on the inhomogeneous deformationdetail and construction detail, and mechanism of joint separation before and after positive and negative bending moments, mechanical characteristics of the joint before and after joint separation with positive and negative moments were analyzed. Nonlinear analytic formulas for tensile stiffness and rotation stiffness of the transverse joint before and after joint separation with positive and negative moments and linear analytic formulas for compressive stiffness and shear stiffness were obtained. On this basis, the relationship between rotation angle and bending moment of both linear joint and the nonlinearjoint models under conditions of different segment thicknesses and bolt grades was obtained, and internal force and deformation characteristics of both linear joint model and the nonlinear joint models were compared and analyzed. The results show that bending stiffness of the joint increases with the increase of segment thickness, and bending stiffness of the joint changes after joint separation. However, distributions of bending stiffness of the joint with different segment thicknesses are approximately the same. With the increase of bolt grade, rotation angle and bending moment of the joint separation increase gradually. The moment increment of each grade bolt with positive bending moment is larger than that of negative bending moment, but the angle increment of each grade bolt with positive bending moment is smaller than that of negative bending moment. The bending moment of tunnel segment decreases with the increase of bolt grade under the load. The increase of bolt grade has little influence on the axial force of both linear and nonlinear models. Change of segment thickness has little effect on the shear force of both linear and nonlinear model, but the shear force of both linear and nonlinear model segment decrease with the increase of bolt grade.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(049)006【总页数】11页(P1555-1565)【关键词】盾构隧道;环向接头;接头刚度;解析方法;力学特征【作者】晏启祥;陈行;陈文宇;张君臣;黄希【作者单位】西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都,610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都,610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都,610031;西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都,610031;中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司,四川成都,610081【正文语种】中文【中图分类】U25盾构隧道管片接头是区分盾构隧道与其他类型隧道结构的显著特征。

影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素【摘要】本文概述了几种衬砌接头的形成，根据这几种衬砌接头的形成，制定了严密的空间计算模型，从而推出了影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素，仅供各位参考。

【关键词】盾构隧道；衬砌接头；刚度一、前言近年来，我国的盾构隧道的建成非常迅速，这就对衬砌接头有了更严格的要求。

只有保证衬砌接头的刚度，才能保证盾构隧道的安全。

本文从模拟实验入手，详细分析了几种影响盾构隧道衬砌接头刚度的因素。

二、几种衬砌接头在从盾构隧道开始出现以来，人门对各种形式的隧道接头进行了研究与实验，通过这方面的探索，有几种接头形式以其独特的优点成为人们在各个不同情况下的选择。

以下是中外盾构隧道中出现的几种比较常用的隧道接头形式：1.榫槽式接头榫槽式接头一般适用于对于防水要求不高的隧道，或者是围岩土层特别稳定的环境。

榫槽式接头当隧道区间出现较大的纵向不均匀沉降时，可以提供较大的抗剪能力。

但由于榫槽式连接的抗弯刚度很小，它不能对纵向的弯曲进行足够的抵抗，所以当出现沿轴向的不均匀沉降等原因引起的弯矩时，榫槽式接头会很快出现较大的张开量。

如果要求要确保隧道轴向的连续性和防水，大多还需要同时使用有紧固力的接头结构。

2.无螺栓阴阳铰接头广泛应用于欧美国家良好地层环境下的盾构隧道，在日本等地的给排水隧道中也有大量的使用。

这一类接头安装很方便，施工速度很快且造价低廉，基本没有太多用在接头上面的钢材，但是它的抗剪抗弯刚度都差，只能作为铰接头进行考虑，单凭结构本身是无法稳定的，必须依靠周围围岩的抗力达到自身的受力平衡。

一般都使用在围岩土休相当良好的环境中，例如欧洲北美州的一些隧道，如果要使用在软土隧道里面，则必须考虑到其防水漏洞，因此在软土隧道里面一般都是作为给排水隧道的接头形式使用。

3.单弯螺栓接头曾经使用于一号线纵向接头乙方案、台北市捷运工程的地下盾构隧道接头形式。

使用地质环境的共同特点是土体结构较疏松，承载力、强度较低，土体饱和或含水量高，环境影响要求很高。

《地下铁道》7.5 盾构管片衬砌结构设计计算隧道与地下工程系7.5 盾构管片衬砌结构设计计算1.设计原则盾构法隧道宜采用荷载结构模型和地层结构模型进行结构计算，前者用于常规设计，后者用于特殊设计。

◆管片设计时可将其视为单独承受弯矩、轴力及剪力的线性梁来处理。

◆按相对于横断面方向的设计来决定管片的断面，根据地震及地基沉降的影响等来研究隧道纵断面结构的合理性。

1.设计原则◆荷载模式：浅埋与深埋、水土合算和分算。

◆结构模型：(1) 均质(等刚度)圆环模型在饱和含水软土地层中，主要由于工程上的防水要求，对由装配式衬砌组成的衬砌圆环，其接缝必须具有一定的刚度，以减小接缝变形量。

由于相邻环间接错缝拼装，并设置一定数量的纵向螺栓或在环缝上设有凹凸榫槽，使纵缝刚度有了一定的提高。

因此，圆环可近似地认为是一均质等刚度圆环。

1.设计原则◆结构模型：(2) 多铰圆环结构模型该原理在于圆环多铰衬砌环在主和被动土压作用下产生变形，圆环由一不稳定结构逐渐转变成稳定结构，圆环变形过程中，铰不发生突变。

计算假定：1)适用于圆形结构。

2)衬砌环在转动时，管片或砌块视作刚体处理。

3)衬砌环外围土抗力按均匀分布，土抗力的计算满足对砌环稳定性的要求， 土抗力作用方向全部朝向圆心。

4)计算中不计及圆环与土壤介质间的摩擦力。

5)土抗力和变形间关系按温克尔公式计算。

1.设计原则◆结构模型：在不稳定地层中，多铰圆环结构(铰的数量大于3个)处于结构不稳定状态，当圆环外围土层给圆环结构提供了附加约束，使得随着多铰圆环的变形而提供了相应的地层抗力，于是多铰圆环就处于稳定状态。

在稳定地层中，衬砌环按多铰圆环计算是十分经济合理的。

对圆环变形量要有一定的限制，并对施工要求提出必要的技术措施。

2.管片内力计算(1)均质圆环模型◆按普通圆形结构计算，不同的是因为衬砌圆环是由数块管片拼装而成的，它的刚度不如整体浇筑的圆环，应予以折减。

◆钢筋混凝土管片为0.7，复合管片为0.8，铸铁管片的刚度折减率可取为0.9。

第3期（总第222期）2022年6月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGＮｏ．３　（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２２２）Ｊｕｎ．　２０２２96盾构隧道管片结构病害特征及治理策略探讨丁 炜（上海城建数字产业集团有限公司，上海 201801）摘要：盾构法隧道是城市暗挖隧道的主要形式之一，随着运营年限的不断增长，病害也日益增多，由此带来的隧道病害治理也成为各界关注的焦点。

在病害特征方面，调研不同地区的研究情况可知，软土地区以渗漏水、管片结构裂缝或损坏、接缝张开、横纵向变形为主要病害；非软土地区除以上病害外还会出现管片背后空洞、接缝翻浆冒泥等病害。

总体上，盾构隧道管片结构的主要病害为渗漏水、结构损伤和结构变形3大类。

根据多年隧道运营养护经验，提出不同服役状态下的治理策略，特别针对渗漏、结构损伤和变形提出以不同形式注浆和结构补强为主的治理方法。

在病害治理后，重视病害检测、评估和监测，使隧道始终保持健康运营态势。

关键词：盾构隧道；病害修复；检测监测；治理评估中图分类号：U455.43 文献标识码：A 文章编号：1004-4655（2022）03-0096-04收稿日期：2022-01-19作者简介：丁炜（1980—），男，工程师，本科，主要从事大型道路、桥梁、隧道等基础设施数字化及维护管理。

DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2022.03.025近年来，盾构法已广泛运用于我国公路、铁路、轨道交通等地下交通设施，成为至关重要的隧道施工技术。

管片是盾构隧道的结构主体，决定隧道的运营安全和服役时间。

在隧道正常运营期，管片结构长期受到地下水、地表振动、温度等环境影响，不可避免产生一些病害。

由于地质条件、建造水平、建造年代等不同，管片结构病害特征存在一些差异，因此相应的治理策略也会略有不同。

本文基于多年隧道养护经验，对管片结构在运营期的各类病害进行总结和归纳，通过构建“病害分析—病害治理—治理后评估”的治理体系，为盾构法隧道建设和运维提供参考和借鉴。

高速铁路路基下方盾构管片受力分析高速铁路路基下方盾构管片受力分析1. 引言随着大规模的城市化和交通网络的发展，高速铁路被广泛建设和应用。

为了减少地面对交通的占用，盾构技术被广泛应用于高速铁路的建设中。

盾构作为近年来快速发展的隧道掘进技术，具有施工速度快、对交通影响小等优点，因此被广泛应用于地下交通隧道的施工。

2. 高速铁路路基下盾构管片的结构特点盾构管片作为盾构法施工的隧道衬砌的构件，具有重要的作用。

一般情况下，高速铁路路基下盾构管片的结构主要由上缘梁、下缘梁、前后板、侧板和隔水层等组成。

这些构件通过连接方式固定在一起，形成完整的盾构管片结构。

3. 盾构管片受力特点盾构管片在施工和使用过程中所受的力有很多种类。

首先，由于高速铁路路基的存在，盾构管片在水平方向上会受到路基土的侧向压力。

其次，在竖直方向上，盾构管片还要承受自身的重力和上方土层的垂直荷载。

除了这些静态荷载外，盾构管片还会受到动态荷载的作用，比如列车的振动和地震力等。

4. 盾构管片受力分析方法为了准确地分析盾构管片的受力情况，可以采用有限元法和解析法等方法。

有限元法是目前广泛应用于结构分析的一种数值分析方法，它将结构分解为有限个小单元，在每个小单元上建立微分方程，然后通过求解这些微分方程来获得整体的受力情况。

解析法是根据力学原理和结构力学的基本理论，通过建立物理方程、假设和边界条件等来分析结构的受力行为。

5. 盾构管片受力分析结果通过以上的分析方法，可以获得盾构管片受力的详细结果。

根据受力结果，可以选择合适的材料以满足管片的设计要求。

受力分析还可以为施工提供指导，合理调整施工方法和施工参数，提高隧道的稳定性和安全性。

6. 盾构管片的优化设计在受力分析的基础上，可以进行盾构管片的优化设计，以进一步提高其受力性能。

优化设计可以采用材料的优化、结构形式的优化等方法，以减小结构的重量和材料消耗，提高结构的强度和稳定性。

7. 结论高速铁路路基下方盾构管片的受力分析是确保隧道工程安全稳定运行的重要环节。