留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析

陈仁朋 鲁立 张阳 吴怀娜

陈仁朋, 鲁立, 张阳, 吴怀娜. 盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
引用本文: 陈仁朋, 鲁立, 张阳, 吴怀娜. 盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
CHEN Ren-peng, LU Li, ZHANG Yang, WU Huai-na. REINFORCED TECHNOLOGY AND MECHANICAL PROPERTIES OF SHIELD TUNNEL LINING WITH UHPC[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
Citation: CHEN Ren-peng, LU Li, ZHANG Yang, WU Huai-na. REINFORCED TECHNOLOGY AND MECHANICAL PROPERTIES OF SHIELD TUNNEL LINING WITH UHPC[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620

盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
基金项目: 国家自然科学基金项目(51878267,41807512);中建隧道建设有限公司技术开发课题项目(17430102000417);长沙市科技局课题项目(cskq1703051);湖南省自然科学基金优秀青年科学基金项目(2019JJ30006)
详细信息
    作者简介:

    鲁立(1994-),男,湖北石首人,硕士生,主要从事岩土工程方面的科研工作(E-mail:luli@hnu.edu.cn);张阳(1971-),男,辽宁辽阳人,副教授,博士,主要从事桥梁结构加固方面的科研工作(E-mail:zhangbridge@163.com);吴怀娜(1987-),女,福建泉州人,副教授,博士,主要从事岩土工程方面的科研工作(E-mail:whn0507@126.com).

    通讯作者: 陈仁朋(1972-),男,浙江衢州人,教授,博士,主要从事岩土工程方面的教学和科研工作(E-mail:chenrp@hnu.edu.cn).
  • 中图分类号: U457.3

REINFORCED TECHNOLOGY AND MECHANICAL PROPERTIES OF SHIELD TUNNEL LINING WITH UHPC

  • 摘要: 针对盾构隧道运行期管片破损问题,提出了利用具有优异的力学性能和耐久性能的超高性能混凝土(UHPC)材料加固管片的方法。建立了UHPC加固通缝拼装管片的三维非线性有限元模型,讨论了加固前后管片力学特性和变形行为,揭示了UHPC加固的承载机理和破坏模式。在此基础上,探讨了不同厚度、配筋率的UHPC加固层对加固效果的影响。研究表明,UHPC加固盾构隧道不仅能有效控制管片变形,提高结构承载力,并且在满足抗裂性能的条件下,顶底相对位移继续发展的容许值可以达到厘米级。该文研究将为隧道管片加固提供新思路。
  • [1] 董飞, 房倩, 张顶立, 等. 北京地铁营运隧道病害状态分析[J]. 土木工程学报, 2017, 50(6):104-113. Dong Fei, Fang Qian, Zhang Dingli, et al. Analysis on defects of operational metro tunnels in Beijing[J]. China Civil Engineering Journal, 2017, 50(6):104-113. (in Chinese)
    [2] 何川, 封坤, 方勇. 盾构法修建地铁隧道的技术现状与展望[J]. 西南交通大学学报, 2015, 50(1):97-109. He Chuan, Feng Kun, Fang Yong. Review and prospects on constructing technologies of metro tunnels using shield tunnelling method[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2015, 50(1):97-109. (in Chinese)
    [3] Chang C T, Wang M J, Chang C T, et al. Repair of displaced shield tunnel of the Taipei rapid transit system[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2001, 16(3):167-173.
    [4] Zhao H, Xian L, Bao Y, et al. Simplified nonlinear simulation of shield tunnel lining reinforced by epoxy bonded steel plates[J]. Tunnelling & Underground Space Technology Incorporating Trenchless Technology Research, 2016, 51:362-371.
    [5] 毕湘利, 柳献, 王秀志, 等. 内张钢圈加固盾构隧道结构极限承载力的足尺试验研究[J]. 土木工程学报, 2014, 47(11):128-137. Bi Xiangli, Liu Xian, Wang Xiuzhi, et al. Experimental study on the ultimate load-bearing capacity of deformed segmental tunnel linings strengthened by steel plates[J]. China Civil Engineering Journal, 2014, 47(11):128-137. (in Chinese)
    [6] Liu Xian, Jiang Zijie, Zhang Lele. Experimental investigation of the ultimate bearing capacity of deformed segmental tunnel linings strengthened by epoxy-bonded filament wound profiles[J]. Structure and Infrastructure Engineering, 2017, 13(10):1268-1283.
    [7] Liu Dejun, Huang Hongwei, Yue Qingrui, et al. Behaviour of tunnel lining strengthened by textile reinforced concrete[J]. Structure and Infrastructure Engineering, 2016, 12(8):964-976.
    [8] 王淑莹. FRP网格加固隧道结构性能研究[D]. 南京:东南大学, 2014. Wang Shuying. Study on FRP grid reinforcement of tunnel structures[D]. Nanjing:Southeast University, 2014. (in Chinese)
    [9] Talayeh Noshiravani, EugenBrühwiler. Rotation capacity and stress redistribution ability of R-UHPFRC-RC composite continuous beams:An experimental investigation[J]. Materials and Structures, 2013, 46(12):2013-2028.
    [10] Muhammad Safdar, Takashi Matsumoto, KoKakuma. Flexural behavior of reinforced concrete beams repaired with ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC)[J]. Composite Structures, 2016, 157:448-460.
    [11] 邵旭东, 曹君辉, 易笃韬, 等. 正交异性钢-薄层RPC组合桥面基本性能研究[J]. 中国公路学报, 2012, 25(2):40-45. Shao Xudong, Cao Junhui, Yi Dutao, et al. Research on basic performance of composite bridge deck system with orthotropic steel deck and thin RPC layer[J]. China Journal of Highway and Transport, 2012, 25(2):40-45. (in Chinese)
    [12] Al-Osta M A, Isa M N, Baluch M H, et al. Flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with ultra-high performance fiber reinforced concrete[J]. Construction and Building Materials, 2017, 134:279-296.
    [13] 孙启力, 路新瀛, 聂鑫, 等. 非蒸养UHPC-钢板结构界面的受拉和剪切性能试验研究[J]. 工程力学, 2017, 34(9):167-174, 192. Sun Qili, Lu Xinying, Nie Xin, et al. Experimental research on tensile and shear behavior of the interface between non-steam-cured UHPC and steel plate structure[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(9):167-174, 192. (in Chinese)
    [14] Bache H H. NyBeton-NyTeknologi[M]. Denmark:Aalborg Portland, 1992.
    [15] Liu X, Jiang Z, Yuan Y, et al. Experimental investigation of the ultimate bearing capacity of deformed segmental tunnel linings strengthened by epoxy-bonded steel plates[J]. Structure and Infrastructure Engineering, 2017:1-16.
    [16] Birtel V, Mark P. Parameterised finite element modelling of RC beam shear failure[C]//Proceedings of the 19th Annual International ABAQUS Users' Conference. Boston, USA, 2006:95-108.
    [17] Hussein Husam H, Walsh Kenneth K, Sargand Shad M, et al. Steinberg, modeling the shear connection in adjacent box-beam bridges with ultrahigh-performance concrete joints. I:Model calibration and validation[J]. Journal of Bridge Engineering, 2017, 22(8):04017043.
    [18] 张哲. 钢-配筋UHPC组合桥面结构弯曲受拉性能研究[D]. 长沙:湖南大学, 2016. Zhang Zhe. Bending behaviors of composite bridge deck system composed of OSD and reinforced UHPC layer[D]. Changsha:Hunan University, 2016. (in Chinese)
    [19] Cao Junhui, Shao Xudong, Zhang Zhe, et al. Retrofit of an orthotropic steel deck with compact reinforced reactive powder concrete[J]. Structure and Infrastructure Engineering, 2016, 12(3):411-429.
    [20] 刘德军, 黄宏伟, 薛亚东, 等. 纤维编织网增强混凝土补强隧道衬砌力学性能研究[J]. 工程力学, 2014, 31(7):91-98, 111. Liu Dejun, Huang Hongwei, Xue Yadong, et al. Research on behavior of tunnel lining strengthened by textile-reinforced concrete[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(7):91-98, 111. (in Chinese)
  • [1] 余朔, 金浩, 毕湘利.  荷载裂缝几何形态对管片外排钢筋锈层分布的影响 . 工程力学, 2020, 37(4): 118-128. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.06.0307
    [2] 梁兴文, 汪萍, 徐明雪, 王照耀, 于婧, 李林.  配筋超高性能混凝土梁受弯性能及承载力研究 . 工程力学, 2019, 36(5): 110-119. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.03.0164
    [3] 王景全, 王震, 高玉峰, 诸钧政.  预制桥墩体系抗震性能研究进展:新材料、新理念、新应用 . 工程力学, 2019, 36(3): 1-23. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.ST03
    [4] 李聪, 陈宝春, 黄卿维.  超高性能混凝土圆环约束收缩试验研究 . 工程力学, 2019, 36(8): 49-58. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.0552
    [5] 梁兴文, 王莹, 于婧, 李林.  预制UHPC模板及采用预制模板的RC板受力性能及承载力分析 . 工程力学, 2019, 36(7): 146-155. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.05.0255
    [6] 梁兴文, 汪萍, 徐明雪, 于婧, 李林.  免拆UHPC模板RC梁受弯性能试验及承载力分析 . 工程力学, 2019, 36(9): 95-107. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0402
    [7] 张文华, 张云升, 陈振宇.  超高性能混凝土抗缩比钻地弹侵彻试验及数值仿真 . 工程力学, 2018, 35(7): 167-175,186. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0237
    [8] 赖建中, 朱耀勇, 谭剑敏.  超高性能混凝土在埋置炸药下的抗爆试验及数值模拟 . 工程力学, 2016, 33(5): 193-199. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.10.0874
    [9] 于婧, 刘小军, 邓明科.  带施工缝RC框架结构抗震性能的数值研究 . 工程力学, 2015, 32(8): 190-200. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.07.0672
    [10] 李宇杰, 何 平, 秦东平.  盾构隧道管片纵缝错台的影响分析 . 工程力学, 2012, 29(11): 277-282. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.04.0239
    [11] 王 斌, 郑山锁, 李 磊.  基于损伤的型钢混凝土构件数值分析 . 工程力学, 2011, 28(5): 124-128,.
    [12] 宋 彧, 王永杰, 李爱鹏.  斜腹杆体外预应力索内力分析 . 工程力学, 2011, 28(5): 143-148.
    [13] 贾 强, 王子卿.  砖混结构混凝土现浇板收缩裂缝的数值分析 . 工程力学, 2011, 28(增刊I): 119-124.
    [14] 申玉生;高 波;王峥峥.  强震区山岭隧道振动台模型试验破坏形态分析 . 工程力学, 2009, 26(增刊 I): 62-066.
    [15] 秦士洪, 田楚兴, 黄宗明, 王 立.  板柱整体结构BFRP加固受力性能研究 . 工程力学, 2009, 26(6): 133-140,.
    [16] 吴 波, 徐玉野.  高温下钢筋混凝土异形柱的数值分析方法 . 工程力学, 2008, 25(6): 0-099,.
    [17] 雷震宇, 周顺华.  浅埋大跨度隧道临时支撑的拆除分析 . 工程力学, 2006, 23(9): 120-124.
    [18] 鞠杨, 徐广泉, 毛灵涛, 段庆全, 赵同顺.  盾构隧道衬砌结构应力与变形的三维数值模拟与模型试验研究 . 工程力学, 2005, 22(3): 157-165.
    [19] 陆新征, 谭壮, 叶列平, 江见鲸.  FRP布-混凝土界面粘结性能的有限元分析 . 工程力学, 2004, 21(6): 45-50.
    [20] 黄羽立, 叶列平.  碳纤维布加固RC梁中粘结性能的非线性有限元分析 . 工程力学, 2004, 21(2): 54-61.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  100
  • HTML全文浏览量:  2
  • PDF下载量:  77
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-20
  • 修回日期:  2019-04-30
  • 刊出日期:  2019-11-25

盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51878267,41807512);中建隧道建设有限公司技术开发课题项目(17430102000417);长沙市科技局课题项目(cskq1703051);湖南省自然科学基金优秀青年科学基金项目(2019JJ30006)
    作者简介:

    鲁立(1994-),男,湖北石首人,硕士生,主要从事岩土工程方面的科研工作(E-mail:luli@hnu.edu.cn);张阳(1971-),男,辽宁辽阳人,副教授,博士,主要从事桥梁结构加固方面的科研工作(E-mail:zhangbridge@163.com);吴怀娜(1987-),女,福建泉州人,副教授,博士,主要从事岩土工程方面的科研工作(E-mail:whn0507@126.com).

    通讯作者: 陈仁朋(1972-),男,浙江衢州人,教授,博士,主要从事岩土工程方面的教学和科研工作(E-mail:chenrp@hnu.edu.cn).
  • 中图分类号: U457.3

摘要: 针对盾构隧道运行期管片破损问题,提出了利用具有优异的力学性能和耐久性能的超高性能混凝土(UHPC)材料加固管片的方法。建立了UHPC加固通缝拼装管片的三维非线性有限元模型,讨论了加固前后管片力学特性和变形行为,揭示了UHPC加固的承载机理和破坏模式。在此基础上,探讨了不同厚度、配筋率的UHPC加固层对加固效果的影响。研究表明,UHPC加固盾构隧道不仅能有效控制管片变形,提高结构承载力,并且在满足抗裂性能的条件下,顶底相对位移继续发展的容许值可以达到厘米级。该文研究将为隧道管片加固提供新思路。

English Abstract

陈仁朋, 鲁立, 张阳, 吴怀娜. 盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
引用本文: 陈仁朋, 鲁立, 张阳, 吴怀娜. 盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析[J]. 工程力学, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
CHEN Ren-peng, LU Li, ZHANG Yang, WU Huai-na. REINFORCED TECHNOLOGY AND MECHANICAL PROPERTIES OF SHIELD TUNNEL LINING WITH UHPC[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
Citation: CHEN Ren-peng, LU Li, ZHANG Yang, WU Huai-na. REINFORCED TECHNOLOGY AND MECHANICAL PROPERTIES OF SHIELD TUNNEL LINING WITH UHPC[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(11): 41-49. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.11.0620
参考文献 (20)

目录

    /

    返回文章
    返回