错台对盾构管片纵缝压弯力学性态的影响

来源：中国血液净化杂志2023年第11期北京时间：

作者：丁文其, 吴昱东, 张晓东, 乔亚飞

单位：1. 同济大学 地下建筑与工程系, 上海 200092;2. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海 200092;3. 中铁南方投资集团有限公司, 广东 深圳 518116"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52090083, 51978515); Shanghai 2020 \"Science and Technology Innovation Action Plan\" Project (20dz1202600); China Southern Railway 2020 Science and Technology Innovation Plan Project (ZTNF-2020-03); China Design Group Technology Open Fund

摘要：管片错台是盾构隧道的常见病害，严重危害了隧道的安全及耐久性，但关于错台对管片结构力学性能的影响研究还不充分，其发生机制尚不明确。采用足尺试验和数值模拟研究了错台对管片纵缝抗弯性能的影响。首先，针对错台管片接缝试件进行正负弯矩下的足尺压弯试验，建立并验证了考虑混凝土损伤的三维精细化错台接缝数值模型，综合试验数据和数值结果，总结了错台纵缝的破坏过程和破坏特征；然后，开展不同错台量工况下隧道纵缝的数值模拟计算，分析了不同错台量对管片接缝力学性态的影响。结果表明：错台管片接缝的破坏过程可分为5个阶段，阶段间的4个特征点分别为螺栓开始受力、管片明显损伤、管片顶部闭合和接缝破坏。错台对正弯矩接缝力学性能影响较小，但对负弯矩接缝抗弯能力影响明显，极限负弯矩承载力下降11.7%，第1阶段刚度下降22.8%，并且两者均随错台量的增加而线性减小。相对于无错台工况，错台接缝会引起螺栓对螺栓孔混凝土过度挤压，使其出现严重压溃，且负弯矩下管片内侧受力不对称导致受压损伤加剧，会提前形成因开裂导致的渗漏水通道。因此，在隧道运营阶段，应根据错台量正确预估接缝的承载力，并考虑错台可能引起的局部混凝土压溃等混凝土病害及二次灾害。

关键词：隧道工程,管片接缝,足尺试验,错台,承载能力,破坏模式,数值模拟

基金资助：国家自然科学基金重大项目（52090083，51978515）；上海市2020年度“科技创新行动计划”项目（20dz1202600）；中铁南方2020年度科技创新计划立项课题（ZTNF-2020-03）；华设设计集团股份有限公司科技开放基金项目