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现代隧道技术 2025, Vol. 62 Issue (4) :163-173    DOI:
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超大直径盾构隧道管片纵缝抗弯力学行为与损伤过程研究
(1.西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,成都 610031;2.中铁第四勘察设计院集团有限公司, 武汉 430063;3.济南城市建设集团有限公司,济南 250000)
Study on the Bending Behavior and Damage Characteristics of Longitudinal Segment Joints in Super-large Diameter Shield Tunnels
(1. Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering, Ministry of Education, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031; 2. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063; 3. Ji'nan City Construction Group Co., Ltd., Jinan 250000)
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摘要 为探明超大直径盾构隧道管片纵缝抗弯力学性能与损伤过程,以济南黄河隧道为工程背景,建立基于 混凝土损伤塑性本构的管片纵缝三维精细化模型开展数值模拟研究。研究结果表明:(1)管片纵缝在弯矩作用下的 力学行为与损伤过程表现出明显的非线性与阶段性,止水构造的存在导致接缝内外侧构造不同,管片在正、负弯矩 作用下的变形及破坏过程存在差异,正弯矩作用下分为4个阶段,负弯矩作用下分为3个阶段;(2)螺栓屈服前,其应 力沿螺杆长度方向呈不均匀分布,在套筒端应力最大,管片内、外侧区域应力大小及分布规律存在明显差异;螺栓在 负弯矩作用下达到屈服状态的时间较正弯矩下延迟31.14%;(3)接缝破坏过程中,混凝土破坏范围自接缝面向两侧 呈45°斜向上扩展;套筒侧与手孔侧混凝土表面破坏现象相似,但套筒侧混凝土在螺栓连接处破坏现象更严重,手 孔侧混凝土在手孔位置出现破坏;(4)以正弯矩作用为例,管片外侧主筋及缝面钢筋应力较大,应力最大位置与混凝 土破坏区域重合,外侧主筋在受压区混凝土出现严重破坏后屈服。
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作者相关文章
周弋力1 封 坤1 郭文琦1 张亮亮2 李春林3
关键词盾构隧道   管片纵缝   抗弯力学性能   混凝土损伤塑性   数值模拟     
Abstract: To investigate the bending behavior and damage characteristics of longitudinal segment joints in superlarge diameter shield tunnels, this study develops a three-dimensional refined numerical model based on the concrete damage plasticity (CDP) constitutive model, using the Jinan Yellow River Tunnel as a case study. Key findings include: (1) The bending behavior and damage characteristics of longitudinal joint under the bending moment exhibited obvious nonlinearity and stages. Owing to the asymmetric waterproofing structures, the deformation and failure process of segments comprised four distinct phases under positive bending moment compared to three phases under negative bending moment. (2) Pre-yield bolt stress shows non-uniform distribution, peaking at sleeve ends. There are obvious differences in the magnitude and distribution pattern of stress in the inner and outer regions of the segments. Bolt yielding under negative bending moment is delayed by 31.14% compared to positive bending moment.(3) Concrete damage propagates at 45° from the joint surface. The damage phenomenon of concrete on the surface of the sleeve side and the hand hole side was basically the same, but the damage phenomenon of concrete on the sleeve side was more serious at the bolt area, while the concrete on the hand hole side was damaged at the hand hole area.(4) Under positive moment, outer main rebars and joint-surface reinforcement experience peak stresses coinciding with concrete failure zones. The outer main rebars yield after the concrete in the compression zone was seriously damaged.
KeywordsShield tunnel,   Longitudinal segment joint,   Bending mechanical property,   Concrete damage plasticity; Numerical simulation     
基金资助:国家自然科学基金(52078430).
作者简介: 周弋力(2000-),男,硕士研究生,主要从事水下盾构隧道方面的研究工作,E-mail: zhouyili01@163.com. 通讯作者:封 坤(1983-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事隧道地下工程领域的研究及教学工作,E-mail:windfeng813@163.com
引用本文:   
周弋力1 封 坤1 郭文琦1 张亮亮2 李春林3 .超大直径盾构隧道管片纵缝抗弯力学行为与损伤过程研究[J]  现代隧道技术, 2025,V62(4): 163-173
ZHOU Yili1 FENG Kun1 GUO Wenqi1 ZHANG Liangliang2 LI Chunlin3 .Study on the Bending Behavior and Damage Characteristics of Longitudinal Segment Joints in Super-large Diameter Shield Tunnels[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2025,V62(4): 163-173
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2025/V62/I4/163
 
没有本文参考文献
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