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现代隧道技术 2025, Vol. 62 Issue (1) :242-249    DOI:
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波纹钢衬砌法兰接头受弯破坏模式与破坏机制研究
(1.云南交投集团云岭建设有限公司,昆明 650041;2.同济大学土木工程学院地下建筑与工程系,上海 200092;3.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092)
Study on the Bending Failure Mode and Mechanism of Corrugated Steel Lining Flange Joints
(1. Yunnan Communications Investment Group Yunling Construction Co., Ltd., Kunming 650041; 2. Department of Geotechnical Engineering College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092; 3. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092)
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摘要 为对比正、负弯矩工况下法兰接头的不同力学性能,开展波纹钢衬砌法兰接头的四点弯曲足尺试验,对比分析两种工况的破坏模式、M-θ曲线以及波纹钢应变,基于试验结果建立三维精细化有限元模型并验证其准确性,并提取螺栓与法兰板的应力曲线,揭示法兰接头的破坏机制。研究结果表明:(1)正、负弯矩工况下法兰接头的破坏模式分别为法兰板屈曲破坏与法兰板、螺栓局部到达应力极限导致的破坏;(2)法兰接头的M-θ曲线均呈三阶段增长趋势,正弯矩工况下的接头刚度、极限弯矩分别为负弯矩工况下的119.9%、124.2%;(3)正弯矩工况下波纹钢、螺栓、法兰板应力均小于负弯矩工况下的,正弯矩工况下波纹钢波谷与波中应变先受拉后受压,而负弯矩工况下波谷与波中持续受拉,正、负弯矩工况下结构在弹性阶段终点时法兰板均达到屈服,而螺栓尚未屈服。
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瞿 山1 黄煊博2
3 丁文其2
3 张清照2
3
关键词波纹钢衬砌   法兰接头   足尺试验   破坏机制   力学性能     
Abstract: To compare the mechanical performance of flange joints under positive and negative bending moment con? ditions, four-point bending full-scale tests of corrugated steel lining flange joints were conducted. The failure modes, M-θ curves, and strain of corrugated steel under both conditions were analyzed. A three-dimensional refined finite element model was then developed and validated based on the experimental results, from which the stress curves of the bolts and flange plates were extracted to reveal the failure mechanism of the flange joint. The study results show that: (1) The failure modes of the flange joint under positive and negative bending moments are flange plate buckling failure and failure due to the local reaching of stress limits in the flange plate and bolts, respectively; (2) The M-θ curves of the flange joint exhibit a three-stage growth trend, with the joint stiffness and ultimate bending moment under positive bending being 119.9% and 124.2% of those under negative bending moment, respectively; (3) The stresses in the corrugated steel, bolts, and flange plate under positive bending are all smaller than those under negative bending. Under positive bending, the strain in the trough and middle of the corrugated steel first undergoes tension and then compression, while under negative bending, the strain in the trough and middle remains in tension. In both conditions, the flange plate reaches yielding at the end of the elastic stage, but the bolts have not yet yielded.
KeywordsCorrugated steel lining,   Flange joint,   Full-scale test,   Failure mechanism,   Mechanical properties     
基金资助:云南省交通运输厅科技创新及示范项目课题(云交科教便[2022]25号).
作者简介: 瞿 山(1976-),男,高级工程师,主要从事公路工程建设与管理工作,E-mail: 389659834@qq.com. 通讯作者:黄煊博(1997-),男,博士研究生,主要从事装配式隧道结构设计、施工等方面的研究工作,E-mail: hxbo@tongji.edu.cn.
引用本文:   
瞿 山1 黄煊博2, 3 丁文其2, 3 张清照2等 .波纹钢衬砌法兰接头受弯破坏模式与破坏机制研究[J]  现代隧道技术, 2025,V62(1): 242-249
QU Shan1 HUANG Xuanbo2, 3 DING Wenqi2, 3 ZHANG Qingzhao2 etc .Study on the Bending Failure Mode and Mechanism of Corrugated Steel Lining Flange Joints[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2025,V62(1): 242-249
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2025/V62/I1/242
 
没有本文参考文献
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