沉管隧道柔性接头压缩性能研究

来源：中国血液净化杂志2019年第5期北京时间：

作者：禹海涛, 萧文浩, 赵旭, 袁勇, 柴瑞, 刘洪洲

单位：1. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海 200092;2. 北京交通大学 城市地下工程教育部重点实验室, 北京 100044;3. 根特大学 结构工程系, 东弗兰德根特 9000;4. 北京工业大学 城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室, 北京 100124;5. 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092;6. 港珠澳大桥管理局, 广东 珠海 519015;7. 中交公路规划设计院有限公司, 北京 100088

摘要：柔性管节接头是沉管隧道的重要组成部分，接头的压缩性能决定了沉管接头的水密性能及安全性，但目前针对沉管隧道柔性接头压缩性能的研究相对缺乏，接头压缩性能参数的取值缺乏试验结果的支撑。基于此，以港珠澳大桥沉管隧道为研究背景，设计了几何比尺为1：10的隧道管节和接头模型，并进行了大比尺结构试验和止水带材性试验。通过对沉管隧道管节柔性接头逐级施加轴向荷载，试验获得了接头轴向位移随轴向荷载的变化曲线，并与止水带材性试验结果进行了对比分析，揭示了柔性接头的非线性压缩性能：接头压缩性能受GINA止水带自身压缩性能影响；相比材性试验，结构试验结果中接头压缩量普遍偏小2~3 mm，相对差异可达21%。为了进一步验证试验结果，分别建立了二维和三维止水带有限元模型，通过对比试验结果与有限元计算结果，分析并量化了试验中支座摩擦、止水带长度、形状及其横向约束等对试验结果的影响规律。量化分析结果显示，支座摩擦、止水带长度及横向约束对试验结果影响较小，可忽略不计，但止水带纵向尺寸对结构压缩性能影响较为显著，结果相差最大达到8.8%。最后基于试验结果提出了一种可用于模拟沉管接头压缩性能的简化力学计算模型，亦可应用于其他柔性接头的轴向力学分析。

关键词：隧道工程,柔性接头,结构试验,压缩性能,力学模型

基金资助：国家重点研发计划项目（2018YFC0809602，2018YFC1504305，2017YFC1500703）；国家自然科学基金项目（51678438，41672289）；上海市青年科技启明星计划项目（17QC1400500）；上海市科学技术委员会重点支撑项目（16DZ1201904，18DZ1205103）；城市地下工程教育部重点实验室开放基金项目（TUE2018-04）