北京地鐵盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)(doc30)-工程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-19 02:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 片環(huán)向接頭彎曲變形特性； b. 研究管片環(huán)向接頭的剛度； c. 研究彎曲過程中接頭聯(lián)接螺栓的受力和變形規(guī)律； d. 研究彎曲過程中接頭附近的鋼筋與混凝土的變形和破壞 規(guī)律。 試驗(yàn)采用的管片型式與加載方式見圖 7。 圖 7 試驗(yàn)采用的管片型式與試驗(yàn)加載方式示意圖 （注：橫向力考慮從內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別加載兩種方式） 為了能夠模擬管片接頭的實(shí)際受力狀態(tài)，分別考慮從頂部施加不同量值軸力和從側(cè)向施加側(cè)力。軸力值范圍由 25t～ 175t，側(cè)力值由 0 開始一直加載至構(gòu)件破壞。 試驗(yàn)所得 M— θ 關(guān)系曲線見圖 圖 9。接頭的破環(huán)方式基本為管片邊緣外皮的呈層剝落。 大量管理資 料下載 試驗(yàn)基本結(jié)論： l 通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定的軸力作用下，管片的張開角度與彎矩基本呈直線變化。但當(dāng)彎矩超過某一特定值時(shí)，其線性關(guān)系的斜率增大。該特定值已經(jīng)大大超過管片的實(shí)際限值。 l 由于管片螺栓布置對(duì)截面的不對(duì)稱，內(nèi)剛度（向內(nèi)彎曲剛度 ）一般相當(dāng)于外剛度（向外彎曲剛度）值的兩倍。 l 在試驗(yàn)段隧道軸力作用下的轉(zhuǎn)角基本上可以用下述公式描述（不同軸力條件下也同樣可以有類似公式描述）： 向內(nèi)彎曲： 大量管理資 料下載 由上述公式可以推導(dǎo)出地鐵五號(hào)線盾構(gòu)試驗(yàn)段管片的向內(nèi)和向外彎曲的接頭剛度為： Kθ 內(nèi)＝ 34000kNm/rad Kθ 外＝ 17000kNm/ rad 考慮到北京地區(qū)地層具有一定的自穩(wěn)能力，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，可對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作一定折減后采用，建議取值為： Kθ 內(nèi)＝ 30000kNm/rad Kθ 外＝ 15000kNm/rad 盾構(gòu)隧道與地層的相互作用規(guī)律研究 為研究盾構(gòu)隧道施工過程中地層荷載作用的變化規(guī)律以及荷載分布規(guī)律，我們進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、室內(nèi)模型試驗(yàn)和理論分析等方面的研究。 （ 1） 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究 在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、隧道與地層的接觸應(yīng)力和變形測(cè)試。 經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，無論管片與地層的接觸應(yīng)力 還是鋼筋應(yīng)力均呈現(xiàn)與前述螺栓軸力基本相似的變化狀態(tài)和規(guī)律。 接觸應(yīng)力發(fā)展規(guī)律（見圖 10）： 大量管理資 料下載 l 初始階段 當(dāng)管片拼裝完成，仍停留在盾尾內(nèi)部時(shí)，由于尚未受到周圍的荷載作用，因此接觸應(yīng)力較小。 l 推進(jìn)階段 管片逐步推出盾尾并同步注漿后，接觸應(yīng)力呈線性逐漸增加。主要原因是管片推出后，由于注漿漿液壓力 形成了對(duì)管片的作用。此過程一般持續(xù) 1～ 2 小時(shí)。 l 穩(wěn)定階段 在管片推出盾尾，同步注漿完成后，其接觸應(yīng)力能夠維持在一定數(shù)值范圍內(nèi)，直到注漿漿液凝固。 l 后期發(fā)展 接觸應(yīng)力在盾構(gòu)剛剛推出盾尾時(shí)，在隧道周邊的分布是比較均勻的，反映出半流體作用的特征（見圖 11）。但當(dāng)漿液凝固后，周邊的接觸應(yīng)力發(fā)展則呈現(xiàn)出不平衡的狀態(tài)，上大下小（見圖 12）。 大量管理資 料下載 初步分析其原因，在管片剛剛推出盾尾并進(jìn)行同步回填注漿時(shí)刻，此時(shí)的土壓力基本呈現(xiàn)出受漿液流體壓力作用的形態(tài)，即在隧道周邊分布比較均勻，其量值與注漿壓力基本一致，注漿壓力將使周圍土體與管片之間產(chǎn)生一定的超壓（預(yù)壓），此階段的土壓力最大。這充分反映出注漿壓力是管片與土作用發(fā)生的一個(gè)最關(guān)鍵因素。 當(dāng)注漿漿液凝固后，隨著地層應(yīng)力重分布和超壓減小，土壓力分布發(fā)生了微妙的變化。注漿造成的周邊地層超壓逐漸減小甚至消失，使周邊地層的土壓力減小。同時(shí)，由于頂部超 壓減小后，地層在一定范圍內(nèi)的塌落作用，在隧道拱頂兩側(cè)形成馬鞍形的土壓力分布，側(cè)壓力也基本呈上大下小的形式分布。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，初步分析是由于北京地層較好，頂部土層松弛荷載不能完全傳遞到隧底，最終穩(wěn)定的土壓力呈現(xiàn)出倒梯形或矩形的形態(tài)。 根據(jù)盾構(gòu)試驗(yàn)段測(cè)試結(jié)果，研究顯示隧道的拱部荷載僅相當(dāng)于上部一定范圍內(nèi)超壓消失后形成的土體卸載拱壓力，反映出土體有部分自承載作用，其卸載拱高度視不同隧道的埋深和地質(zhì)條件而不同，基本在 ～ 之間（ D 為隧道直徑）。而由于初始注漿預(yù)加壓力的作用，實(shí)際側(cè)壓力值 遠(yuǎn)較 大量管理資 料下載 理論側(cè)壓力值大，在試驗(yàn)段條件下，其量值接近于隧道頂部的壓力值。 側(cè)壓力在高度方向的分布基本為頂部偏大，底部偏小。但考慮到隨時(shí)間推移而產(chǎn)生的土體蠕變還將造成底部壓力逐步上升，因此，設(shè)計(jì)時(shí)基本可按照矩形分布考慮。 鋼筋應(yīng)力的發(fā)展規(guī)律基本相
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