撞击荷载作用下盾构隧道接头螺栓失效及参数分析

摘要：

为了研究高速列车脱轨撞击盾构隧道时接头螺栓参数对螺栓失效和管片的影响.基于ABAQUS有限元软件,建立了盾构隧道管片衬砌分块拼装式模型,利用时速200 km/h列车12.5°斜向撞击荷载曲线,通过设置接触面单元和具有抗拉、抗剪、抗弯3种刚度组合的连接单元,近似模拟了盾构隧道接缝混凝土接触效应和螺栓连接效应,开展了不同螺栓直径和不同螺栓强度级别下管片接头螺栓的失效研究.研究结果表明:在列车撞击荷载作用下,接头螺栓主要发生拉伸失效和剪切失效两种失效状态,失效后螺栓拉力和剪力降低为0,并且螺栓失效一般是相对列车行进方向相继出现的;拉伸失效通常出现在被撞块后端纵向螺栓,而被撞块环向螺栓和前端纵向螺栓一般发生剪切失效;各螺栓发生失效的时间随着接头螺栓强度级别的提高或螺栓直径的增大有所延后;不同螺栓参数下被撞块管片位移极大值均在6 cm左右,提高接头螺栓的强度级别和增大螺栓直径,将减小被撞块管片最终位移较大值区域面积以及最终位移极大值的数值,但管片最终位移极大值数值的减幅在10％以内,说明改变螺栓参数无法明显减小管片最终位移.

关键词：盾构隧道、列车撞击、参数分析、数值模拟、螺栓失效

所属期刊栏目：54

分类号：U451.4(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51278425,51178400铁四院科技研究开发计划2016K86

在线出版日期：2019-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：23-31,38