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考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究

耿萍 唐睿 陈枰良 郭翔宇 何川 张艳阳

耿萍, 唐睿, 陈枰良, 郭翔宇, 何川, 张艳阳. 考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
引用本文: 耿萍, 唐睿, 陈枰良, 郭翔宇, 何川, 张艳阳. 考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
GENG Ping, TANG Rui, CHEN Ping-liang, GUO Xiang-yu, HE Chuan, ZHANG Yan-yang. RESEARCH OF MECHANICAL MODEL OF SHIELD TUNNEL'S SEGMENT JOINT UNDER THE SHEARING EFFECT[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
Citation: GENG Ping, TANG Rui, CHEN Ping-liang, GUO Xiang-yu, HE Chuan, ZHANG Yan-yang. RESEARCH OF MECHANICAL MODEL OF SHIELD TUNNEL'S SEGMENT JOINT UNDER THE SHEARING EFFECT[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213

考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51878566,51578457,51808461);国家重点研发计划项目(2016YFC0802201);四川省科技重点研发项目(2018GZ0360);中国博士后科学基金面上项目(2017M623056)
详细信息
    作者简介:

    耿萍(1964-),女,四川人,教授,博士,博导,主要从事隧道及地下工程结构理论和抗震设计研究(E-mail:13551258484@139.com);唐睿(1995-),男,四川人,硕士生,主要从事隧道结构设计理论研究(E-mail:237802857@qq.com);陈枰良(1991-),男,四川人,硕士,主要从事隧道结构及地下工程抗减震研究(E-mail:cpltea@qq.com);郭翔宇(1991-),男,山东人,博士生,主要从事隧道结构及地下工程抗减震研究(E-mail:117763009@qq.com);张艳阳(1987-),女,北京人,副教授,博士,主要从事隧道及地下工程设计理论研究(E-mail:y.zhang10@imperial.ac.uk).

    通讯作者: 何川(1964-),男,重庆人,教授,博士,博导,主要从事隧道结构设计理论、结构安全及运营控制研究(E-mail:chuanhe21@163.com).
  • 中图分类号: U455.43;U451

RESEARCH OF MECHANICAL MODEL OF SHIELD TUNNEL'S SEGMENT JOINT UNDER THE SHEARING EFFECT

  • 摘要: 目前使用较广泛的盾构隧道管片接头研究模型往往视切向为刚性,大多考虑了轴力与弯矩的共同作用而忽视了剪力作用。然而剪切力可能会使接头位置发生剪切位移,严重时可能引起管片剪切破坏、隧道错台等。该文将轴向、切向和转动三个方向的位移作为已知荷载,分别推导接头区域内螺栓与混凝土结构的刚度矩阵,然后对刚度矩阵进行合成,得到管片接头考虑剪切时的力学模型。并以狮子洋盾构隧道工程为依托,对比了有限元法与该模型的计算结果。研究表明,模型与有限元法计算的结果规律相同,两者具有较好的一致性。该文建立的模型考虑了轴向、剪切及弯曲三个方向上荷载的耦合作用,使之更符合接头的实际情况。研究成果对补充管片接头力学模型有一定参考价值。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-22
  • 修回日期:  2019-07-10
  • 刊出日期:  2020-05-27

考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(51878566,51578457,51808461);国家重点研发计划项目(2016YFC0802201);四川省科技重点研发项目(2018GZ0360);中国博士后科学基金面上项目(2017M623056)
    作者简介:

    耿萍(1964-),女,四川人,教授,博士,博导,主要从事隧道及地下工程结构理论和抗震设计研究(E-mail:13551258484@139.com);唐睿(1995-),男,四川人,硕士生,主要从事隧道结构设计理论研究(E-mail:237802857@qq.com);陈枰良(1991-),男,四川人,硕士,主要从事隧道结构及地下工程抗减震研究(E-mail:cpltea@qq.com);郭翔宇(1991-),男,山东人,博士生,主要从事隧道结构及地下工程抗减震研究(E-mail:117763009@qq.com);张艳阳(1987-),女,北京人,副教授,博士,主要从事隧道及地下工程设计理论研究(E-mail:y.zhang10@imperial.ac.uk).

    通讯作者: 何川(1964-),男,重庆人,教授,博士,博导,主要从事隧道结构设计理论、结构安全及运营控制研究(E-mail:chuanhe21@163.com).
  • 中图分类号: U455.43;U451

摘要: 目前使用较广泛的盾构隧道管片接头研究模型往往视切向为刚性,大多考虑了轴力与弯矩的共同作用而忽视了剪力作用。然而剪切力可能会使接头位置发生剪切位移,严重时可能引起管片剪切破坏、隧道错台等。该文将轴向、切向和转动三个方向的位移作为已知荷载,分别推导接头区域内螺栓与混凝土结构的刚度矩阵,然后对刚度矩阵进行合成,得到管片接头考虑剪切时的力学模型。并以狮子洋盾构隧道工程为依托,对比了有限元法与该模型的计算结果。研究表明,模型与有限元法计算的结果规律相同,两者具有较好的一致性。该文建立的模型考虑了轴向、剪切及弯曲三个方向上荷载的耦合作用,使之更符合接头的实际情况。研究成果对补充管片接头力学模型有一定参考价值。

English Abstract

耿萍, 唐睿, 陈枰良, 郭翔宇, 何川, 张艳阳. 考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
引用本文: 耿萍, 唐睿, 陈枰良, 郭翔宇, 何川, 张艳阳. 考虑剪切作用的盾构隧道管片接头力学模型研究[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
GENG Ping, TANG Rui, CHEN Ping-liang, GUO Xiang-yu, HE Chuan, ZHANG Yan-yang. RESEARCH OF MECHANICAL MODEL OF SHIELD TUNNEL'S SEGMENT JOINT UNDER THE SHEARING EFFECT[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
Citation: GENG Ping, TANG Rui, CHEN Ping-liang, GUO Xiang-yu, HE Chuan, ZHANG Yan-yang. RESEARCH OF MECHANICAL MODEL OF SHIELD TUNNEL'S SEGMENT JOINT UNDER THE SHEARING EFFECT[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 157-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0213
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