地铁盾构隧道管片结构受力特征模型试验的研究.pdfVIP

施工技术467 地铁盾构隧道管片结构受力特征模型试验研究 张少辉 林刚 何J 西南交通大学地下工程系四川成都610031 【捕要】 以南京地铁区间盾构隧道为研究背景，通过大比例模型试验，对盾构隧道管片三种拼装方式的受力特征进行了深入 研究。研究结果表明，拼装方式对臂片受力特征有很大的影响．并提出了合理的管片拼装方式。 【关-词】 盾构隧道模型试验管片拼装1学冀挚 1前言 盾构法隧道衬砌结构是由若干弧形的管片拼装成环，然后每环之间逐一连接而成的，管片与管片、 环与环之间通过螺栓或其他方式连接。管片的拼装方式有通缝和错缝两种。所有衬砌环的纵缝呈一直 线的情况称之为通缝拼装；相邻两环间纵缝相互错开的情况称之为错缝拼装。不同的拼装方式必将对 管片的受力特征有重大的影响。为探明在南京地区特定的地质条件下，不同管片拼装方式对管片受力 特征的影响以及合理的管片拼装方式等问题，作者以南京地铁区间盾构隧道为研究背景，进行了考虑 隧道与土体相互作用性的大比例尺模型试验研究。 2试验概况 2．1试验原型 200nun。 隧道采用单层装配式钢筋混凝土管片衬砌，隧道内径5500mm，管片厚350mm，宽1 21．5。。纵向接头16处，按22．5。等角度布置。分块图见图1。 ④ 圈1 原型管片村砌分块圈 468地下铁道新技术文集·2003 2．2相似材料 试验以几何相似比CL=12和容重相似比c，=1为基础相似比，其他物理力学参数根据相似理论推 导。 围岩均采用特定比例的重晶石粉、石英砂、松香和凡士林的热融混合物模拟。这些混合材料在化 学反应结束后，基本不受温度和湿度的影响，以高压方法加压成型，围岩模型和原型物理力学参数见 表1；管片混凝土采用水膏比为1：1．50的特种石膏材料，通过预制)bnn-现场安装的方法模拟，力学指 标以石膏终凝时的实验值为准，管片混凝土原型与模型的力学参数见表2；管片混凝土环向主筋的相 似材料采用直径1．2 rflln的铁质材料通过原型与模型的等效抗弯刚度EA模拟。 衰1 豳岩模型和原型物理力学参数 情况滕，紫警黼。器， 模型 2．7 27 034 195 原型 324 27 408 19．5 2．3试验装置 全部试验在专门制作的台架式钢板试验模型槽内进行。试验模型槽用两组180嘲对模型槽前 后进行约束，其尺寸为2．8m×1．2m×0．2m，试体尺寸为0．517 rfl的地层相似材料中，管片的上部覆土深度 2。试验时，将预先拼装好的模型管片埋入横向宽度为2．8 cm的碱梁。在承载梁的上 为20cm，下部深度为95cm，然后在相似材料的上面加上底部宽度为20 面用加载系统分级加载。加载至管片结构完全破坏。 图2模型试验装置概要图 2．4试验量测项目及方法 (1)管片内力 以11．25。为单位在管片周边典型位置布置测点，采用在管片内、外侧对称布设环向电阻应变片 方式测读内外侧应变值，以此获得内外侧的应变后计算出管片的截面内力。～环管片总共布置了32 个测点。 (2)管片环周边径向位移 』1 2,5试验系列 圈3试验测点布置圈 根据试验要求和试