大直径盾构隧道斜螺栓环缝抗剪特性研究

来源：中国血液净化杂志2020年第12期北京时间：

作者：张冬梅, 刘杰, 李保军, 钟毅

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. 同济大学 土木工程学院, 上海 200092;3. 中国建筑股份有限公司, 北京 100125;4. 深圳市交通公用设施建设中心, 广东 深圳 518041"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (41772295, 51978517); Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission (2019-01-07-00-07-456 E00051)

摘要：以大直径盾构隧道施工过程中管片上浮错台问题为背景,研究大直径盾构隧道环缝结构的抗剪特性,从结构承载力角度提出有效且可控的抗浮措施,并深入探究环间错台对隧道结构的影响,以确定大直径盾构隧道环间变形控制标准,减小隧道环间错台引起的管片损伤。以深圳妈湾跨海通道为依托,基于材料塑性损伤本构,考虑管片接缝细部构造,根据相关管片环缝剪切原型试验对接缝抗剪数值模拟方法的有效性进行验证。随后,利用数值模拟研究了环向接缝顺剪、逆剪和切向剪切时的错台现象和破坏特征,分析了斜螺栓、凹凸榫对环缝抗剪特性的影响,为大直径盾构隧道环缝结构的抗浮设计和安全评价提供依据。研究表明:环缝剪切错台数值计算结果与试验结果吻合良好,能够有效揭示接缝剪切过程中结构的变形特点和损伤特性;环缝接缝的剪切错台过程较为复杂,呈阶段性特征,螺栓和凹凸榫的受力状态是决定接缝抗剪特性的关键因素;凹凸榫能显著提高接缝抗剪刚度和承载力,但也带来接缝应力集中和张开过大等问题,设计和施工过程中需充分考虑接缝刚度和变形的适应性;基于环缝错台损伤分析,提出了环缝变形的三级安全评价指标,大直径盾构隧道接缝变形必须控制在Ⅱ级以内,以保证隧道的结构安全和正常使用性能。

关键词：隧道工程,剪切错台,数值模拟,损伤分析,斜螺栓,凹凸榫,安全评价

基金资助：国家自然科学基金项目(41772295，51978517)；上海市教委重大项目(2019-01-07-00-07-456E00051)