地铁车站矩形顶管壳-接头理论模型及纵向变形

作     者：许有俊 黄正东 张朝 李鹏飞 康佳旺 张旭 单余含 XU Youjun;HUANG Zhengdong;ZHANG Chao;LI Pengfei;KANG Jiawang;ZHANG Xu;SHAN Yuhan

作者机构：内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学矿山安全与地下工程院士专家工作站内蒙古包头014010 内蒙古自治区高校城市地下工程技术研究中心内蒙古包头0140104 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 

出 版 物：《中国铁道科学》 (China Railway Science)

年 卷 期：2024年第45卷第4期

页      面：99-110页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51868062) 

主　　题：地铁车站 矩形顶管 壳-接头理论模型 地基刚度 隧道纵向变形 

摘      要：针对矩形顶管隧道易受影响产生纵向变形、进而引发接头破坏的问题,提出一种矩形顶管隧道壳-接头理论模型,并以此研究隧道在不均匀沉降作用下的纵向变形。首先,通过室内模型试验,探究矩形顶管隧道接头力学特性;其次,建立壳-接头理论模型,给出接头力学元件的刚度矩阵及其计算方法;然后,建立数值模型,并与室内模型试验结果进行对比;最后,依托20环管节的矩形顶管隧道工程实例,研究不均匀沉降作用下的隧道纵向变形。结果表明:接头破坏表现为闭合间隙、钢套环受力和变形破坏3个阶段,接头的抗剪和抗弯均由钢套环承担;壳-接头理论模型的模拟计算结果与模型试验结果较吻合,验证了模型的实用性和准确性;矩形顶管隧道的纵向变形受地基刚度影响显著,砾砂、粉砂和黏土3种地层对应的隧道最大附加沉降分别为3.72,7.66和12.14 mm,随着地基刚度的减小,隧道接头受不均匀沉降的影响将会增大。