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地铁管片环向接头弯曲刚度试验研究

【施工安全管理论文】摘 要:对某城市地铁管片环向接头的弯曲变形特性进行了试验研究。加载采用两套设备,一套用来施加环向荷载,另一套用来施加弯矩。加载方法是先施加环向荷载到750kN,然后维持环向压力不变,施加弯矩。分别得到了在正弯矩作用下和负弯矩作用下管片接头处的弯矩-相对转角关系曲线。每条曲线大体上分为两个部分,分别对应于环向接触面在张开前的变形过程和张开后的变形过程。
关键词:管片 环向接头 弯曲刚度
1 试验目的与工程背景
盾构法是国内外较普遍采用的地铁施工方法[1,2]。采用这种工法施工时,通常用以管片为构件组成的永久结构来实现对开挖隧道的支护[3,4]。这类隧道在受力计算时需要知道管片的纵向压缩刚度、环向压缩刚度、环向弯曲刚度和环向接头处的弯曲刚度。其中的环向接头处的弯曲刚度的测量最为复杂,目前国内外普遍采用偏心加载方法。偏心加载方法的优点是使用的设备少,但它忽略了环向应力和弯矩组合在一起的变化过程对变形特性的影响。本文的目的是针对某城市地铁工程的背景,考虑弯矩、压力组合后荷载变化过程的影响,研究工程中使用的管片环向接头的变形特性。
该地铁线路采用盾构法施工。隧道的开挖断面是圆形的,其支护结构的断面也是圆形的,内径为5400mm,外径为6000mm,由管片组成。直线路段的支护结构中每环使用的管片有A型、B型、C型三种,下面的研究对象只限于环向接触面与管片子午线平行的A型管片接头。
管片在环向接头处主要受环向压力作用,当支护结构的四周土压力不相等时也会受弯矩作用。接头处的剪力一般很小,可以忽略。
环向视角看到的管片端部表面上有高台,当管片在隧道中安装好之后高台平面是相邻管片的接触面。高台平面的几何形心基本上与管片整个断面的几何形心重合,因此,当安装在隧道中的整环管片受到均匀的径向压力作用时,管片中几乎没有弯矩产生。
管片在隧道内安装完之后首先受到注浆压力的作用,如果忽略管片的自重,注浆压力作用下管片以环向为法线方向的端面上只有环向压力,几乎没有弯矩。
在该地铁工程中,注浆引起每环管
 
 
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