双圆盾构隧道结构纵向等效抗弯刚度解析解

摘要：

在邻近施工的作用下,双圆盾构隧道会发生纵向不均匀位移;而双圆盾构隧道的纵向等效抗弯刚度是表征其纵向抗弯性能的重要力学参数,也是预测外部荷载作用下双圆盾构隧道纵向变形的关键参数.为保障双圆盾构隧道结构安全,对双圆盾构隧道的纵向受力变形进行预测.基于纵向等效连续化模型,考虑螺栓预紧力的作用和环缝影响范围的影响,推导得到双圆盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解.结合双圆盾构隧道截面的特点,分别考虑中性轴位于上部边缘、上部双拱、腰部和下部双拱的 4 种情况,并给出界限弯矩表达式.以国内首条双圆盾构隧道为例,分析弯矩、螺栓预紧力和环缝影响范围对双圆盾构隧道纵向抗弯性能的影响.研究表明:1)当存在螺栓预紧力时,纵向等效抗弯刚度随着外部弯矩增加而呈现"反S"形态下降,并最终趋于无预紧力条件下的隧道纵向等效抗弯刚度值.2)中性轴位置亦非固定位置,随着外部弯矩增加,中性轴逐渐下移;且当外部弯矩小于环缝启动弯矩时,隧道的纵向抗弯刚度与均质隧道抗弯刚度一致.3)当环缝长度影响系数小于 1 时,中性轴位置始终保持不变,但纵向等效抗弯刚度有效率随着环缝作用区系数增大而迅速下降;当环缝长度影响系数大于 1 时,中性轴上移,管片受压范围增大,随着环缝作用区系数增大,纵向等效抗弯刚度有效率值缓慢减小并趋于一个定值.4)增大螺栓预紧力,环缝张开启动弯矩随之增大,隧道的抗弯刚度衰减更慢,同时中性轴位置上移,管片受压范围扩大.

关键词：双圆盾构隧道、纵向等效抗弯刚度、环缝影响范围、解析解、螺栓预紧力、纵向等效抗弯刚度有效率

所属期刊栏目：43

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金;武汉市市政集团科研项目;大学生创新创业训练项目

在线出版日期：2024-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2077-2088