错台对盾构管片纵缝压弯力学性态的影响

作者：丁文其; 吴昱东; 张晓东; 乔亚飞^*

来源：中国公路学报, 2023, 36(11): 256-265.

DOI：10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.11.007

• 隧道工程
• 管片接缝
• 足尺试验
• 错台
• 承载能力
• 破坏模式
• 数值模拟

管片错台是盾构隧道的常见病害，严重危害了隧道的安全及耐久性，但关于错台对管片结构力学性能的影响研究还不充分，其发生机制尚不明确。采用足尺试验和数值模拟研究了错台对管片纵缝抗弯性能的影响。首先，针对错台管片接缝试件进行正负弯矩下的足尺压弯试验，建立并验证了考虑混凝土损伤的三维精细化错台接缝数值模型，综合试验数据和数值结果，总结了错台纵缝的破坏过程和破坏特征；然后，开展不同错台量工况下隧道纵缝的数值模拟计算，分析了不同错台量对管片接缝力学性态的影响。结果表明：错台管片接缝的破坏过程可分为5个阶段，阶段间的4个特征点分别为螺栓开始受力、管片明显损伤、管片顶部闭合和接缝破坏。错台对正弯矩接缝力学性能影响较小，但对负弯矩接缝抗弯能力影响明显，极限负弯矩承载力下降11.7%,第1阶段刚度下降22.8%,并且两者均随错台量的增加而线性减小。相对于无错台工况，错台接缝会引起螺栓对螺栓孔混凝土过度挤压，使其出现严重压溃，且负弯矩下管片内侧受力不对称导致受压损伤加剧，会提前形成因开裂导致的渗漏水通道。因此，在隧道运营阶段，应根据错台量正确预估接缝的承载力，并考虑错台可能引起的局部混凝土压溃等混凝土病害及二次灾害。

• 单位
  同济大学; 岩土及地下工程教育部重点实验室