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188宝金博页面版: 时变效应对盾构隧道衬砌结构影响探讨

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内容提示: 132低温建筑技术20 14 年第6 期( 总第19 2期)时变效应对盾构隧道衬砌结构影响探讨陈俊芳1, 刘泽亚2( 1. 河南科技大学土木m 程学院. 河南洛阳4 7 10 23; 2. 中国建筑第七工程局第四建筑有限公司. 西安7 10 0 0 0 )【摘要l在隧道的长期运营的过程中, 影响其安全的许多不确定性因素具有明显的时变特性, 在荷载长期作用下衬砌结构的力学性能的变化是导致衬砌结构发生破坏的主要因素之一; 另外混凝土收缩和徐变作用也会导致衬砌圆环刚度降低, 管片变形增大。 通过对时变效应影响下的衬砌结构的反应进行系统的分析, 验证在盾构衬砌结构设计时加入时变效应分析计算的必要性。 并且提出了考虑收缩徐变效应...

文档格式:PDF | 页数:3 | 浏览次数:13 | 上传日期:2015-03-08 19:45:10 | 文档星级:
132低温建筑技术20 14 年第6 期( 总第19 2期)时变效应对盾构隧道衬砌结构影响探讨陈俊芳1, 刘泽亚2( 1. 河南科技大学土木m 程学院. 河南洛阳4 7 10 23; 2. 中国建筑第七工程局第四建筑有限公司. 西安7 10 0 0 0 )【摘要l在隧道的长期运营的过程中, 影响其安全的许多不确定性因素具有明显的时变特性, 在荷载长期作用下衬砌结构的力学性能的变化是导致衬砌结构发生破坏的主要因素之一; 另外混凝土收缩和徐变作用也会导致衬砌圆环刚度降低, 管片变形增大。 通过对时变效应影响下的衬砌结构的反应进行系统的分析, 验证在盾构衬砌结构设计时加入时变效应分析计算的必要性。 并且提出了考虑收缩徐变效应的衬砌结构计算的思想路线,以上海长江隧道模型试验为分析基础建议弯曲刚度有效率采用0 . 6 9 来考虑混凝土收缩徐变的影响。【关键词1盾构隧道法; 时变效应; 管片开裂; 等效弯曲刚度【中图分类号】 T U 9 4 2【文献标识码】B【文章编号】10 0 1—6 8 6 4 ( 20 14 )0 6 —0 132—0 30引言在隧道运营过程中, 隧道长期力学性能的变化对隧道安全运营带来的安全威胁越来越大, 人们才对隧道在长期运营期间不断暴露出的问题加以重视。 诸如管片开裂、 防水材料老化引发的渗水渗泥、 混凝土的收缩徐变效应、 接头螺栓与钢筋锈蚀等问题都会造成结构性能的劣化, 如何考虑和探索诸问题发生时( 发生后)结构的工作性能( 如带裂缝工作机理、 钢筋锈蚀后的力学性能等), 将是未来几年地下隧道领域研究重点。目前有关衬砌结构时变效应影响下长期力学性能研究尚属起步阶段, 这方面的研究始于对地铁的长期沉降研究, 城市地铁的长期沉降尤其是建设在软弱、 高压缩性土体中的隧道的长期沉降是相当显著的¨ 1, 研究表明造成地铁长期沉降的因素有土体的蠕变效应以及土体固结因素, 但是这些研究都是有关隧道纵向沉降变形和稳定性问题, 对于横断面依然会受到上述因素的影响, 对于由混凝土制成的管片, 在长期荷载作用下, 混凝土体内水泥胶体微孔隙中的游离水将经毛细管里挤出并蒸发, 产生了胶体缩小形成徐变过程混凝土结构截面应力不变, 应变不断增长; 截面的刚度会逐步下降, 主要的外在表现是变形的不断增长。 为当变形受到约束时, 将产生变形约束应力,变形约束应力是造成衬砌裂缝的主要原因之一。 据研究资料统计, 由变形引起的衬砌裂缝约占总裂缝的8 0 %, 由荷载和混凝土碱骨料反应引起的裂缝约占20 %旺1。 因此, 分收缩徐变对衬砌横断面变形的影响, 并针对性制定相应的限制裂缝和变形的控制措施方案, 对保证衬砌质量和安全有着非常重要的作用。1基于时变效应对横断面刚度有效率的计算1. 1横断面刚度有效率的计算方法介绍修正惯用法假设将接头部分弯曲刚度的下降评价为整体的弯曲刚度的下降, 认为管片环是弯曲刚度为7 1E I的等效均质环。 计算模型比较简单, 并且计算结果完全可以满足工程需要, 在管片设计领域广泛的应用∞1。 采用修正惯用法计算的关键在于田的确定,国内外学者对于叼的取值进行了许多研究。1. 1. 1理论解析法M u irW o o d 等H 1采用经验公式确定分块装配衬砌环的等效刚度建议公式:d., e= , i+ ( 二)2?,’n式中, , e为有效惯性矩; , i为接头惯性矩, 一般视为零值; , 为管片惯性矩; 凡为全环接头数量。刘建航等” 1提出的椭圆变形法认为考虑接头变形的位移包括两部分, 一是连续圆环位移最, 另一部分是由接头转角引起的位移如。 考虑接头的总位移为艿= 艿l+ 岛, 将得出的位移与连续圆环相对比, 得出有效刚度系数:1叼2r 万¨ 卷萋( cosO ,cos20川0< 0i≤号)式中, E , 为连续圆环的刚度; R 为管片半径; 吼为从环顶端逆时针旋转至接头i的角度。L ee等№1认为刘建航采用没有考虑地基抗力的自由变形法是不准确的, 他们假定了软土浅埋隧道的荷载模式, 提出了田的迭代解析方法, 并通过模型试验进行了对比验证; 同时, 认为田与隧道半径、 管片厚度、 地层抗力系数、 接头刚度等有关, 给出了均分管片环横断面刚度有效率的拟合公式。 他们认为软土地区隧道刚度有效率田一般在0 . 1—0 . 6之间。1. 1. 2与梁一弹簧模型类比估算法村上、 小泉n 1提出以“梁一弹簧模型” 计算结果为万方数据

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