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矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

隧道建设（中英文） 2022年第S1期42卷 360-368页

作者：王嵩谢运来卿伟宸杨昌宇王健宏杨义中国铁路成都局集团有限公司四川成都610082 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题,提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路,并基于时速350 km双线铁路隧道,采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参... 详细信息

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题,提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路,并基于时速350 km双线铁路隧道,采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有:1)提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式,综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等,确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数;2)提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数;3)为保证拱部管片的顺利安装,“L”型榫接头应考虑一定的施工误差,同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间,后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道,总体实施效果较好。

关键词：铁路隧道矿山法拱部装配式衬砌结构形式接头形式管片尺寸

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装配式衬砌隧道的一种有限元计算方法

西南交通大学学报 2004年第4期39卷 423-427页

作者：毛坚强西南交通大学土木工程学院四川成都610031

将衬砌与地层间的相互作用按接触问题计算.根据变形体的虚功原理,建立了接触问题有限元公式及相应的计算方法,介绍了求解弹塑性接触问题的过程,并着重讨论了"侵入"状态的处理方法.最后,应用给出的方法计算了2个算例———内压作用下2个... 详细信息

将衬砌与地层间的相互作用按接触问题计算.根据变形体的虚功原理,建立了接触问题有限元公式及相应的计算方法,介绍了求解弹塑性接触问题的过程,并着重讨论了"侵入"状态的处理方法.最后,应用给出的方法计算了2个算例———内压作用下2个相套厚壁圆筒接触和用盾构法修建的地铁隧道的受力变形.

关键词：隧道装配式衬砌盾构接触问题有限元计算

钢筋碎石笼装配式隧道衬砌P-U曲线试验研究

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钢筋碎石笼装配式隧道衬砌P-U曲线试验研究

作者：郭秉正西南交通大学

学位级别：硕士

目前国内对于高地应力地质条件支护对策多通过加强支护刚度和强度达到抑制围岩变形的目的,但在实际工程中仍发生隧道支护破坏、垮塌现象。通过对现有装配式衬砌发展情况研究,基于能量原理,提出一种柔性隧道支护结构—钢筋碎石笼装配式... 详细信息

目前国内对于高地应力地质条件支护对策多通过加强支护刚度和强度达到抑制围岩变形的目的,但在实际工程中仍发生隧道支护破坏、垮塌现象。通过对现有装配式衬砌发展情况研究,基于能量原理,提出一种柔性隧道支护结构—钢筋碎石笼装配式衬砌。本文在国家自然科学基金重大项目的资助下采用室内试验进行钢筋碎石笼装配式衬砌P-U曲线研究,主要工作及结论如下:(1)根据能量原理,不同地质环境中应用的支护结构所具有吸能水平与耗能水平有所区别,通过在平面应变模型中运用“周长不变,不同形状面积不同”的几何关系定性分析钢筋碎石笼的力学行为和变形特征,提出适用于不同地质环境的两种不同设计参数的钢筋碎石笼结构形式。采用拉伸试验和点荷载试验对试验材料各力学参数进行标定。(2)通过对拉式加载系统的效果反馈,提出了环箍式全环加载系统。环箍式全环加载可施加更为均匀的径向荷载,且能适应钢筋碎石笼式柔性结构的大变形位移。此外,环箍式全环加载能够提供足够的纵向约束,满足平面应变力学模式。(3)钢筋碎石笼P-U曲线划分为初始挤密段、塑性流动段、结构强化段;对比发现L/T>1式钢筋碎石笼与L/T式钢筋碎石笼刚度总体趋势上随径向荷载的增加呈非线性增长;L/T>1式钢筋碎石笼塑性流动段更长,结构延性更好。结构进入强化阶段后,钢筋碎石笼承载力明显提升,L/T式钢筋碎石笼承载力更高,结构刚度优于L/T>1式钢筋碎石笼。(4)在受力过程中,L/T>1式钢筋碎石笼前期受箍筋约束作用较小,鼓胀量主要产生于初始挤密段和塑性流动段,L/T式钢筋碎石笼中箍筋约束作用更强,鼓胀量主要产生于结构强化段。鼓胀量随着径向荷载的不断增加,增长趋势逐渐减缓,变化趋势符合幂函数模型,提出了钢筋碎石笼鼓胀量理论最大值。(5)对比同尺寸混凝土衬砌结构破坏时的应变能,钢筋碎石笼结构吸能水平为混凝土的10倍以上;钢筋碎石笼可发生较大的变形,表现出良好的延性性能,吸能水平显著提高。对比不同尺寸下钢筋碎石笼的P-U曲线,可调整参数L/T改善结构的吸能水平与耗能水平以适应不同的地质应力和围岩条件。

关键词：钢筋碎石笼装配式衬砌高地应力试验研究

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公路隧道装配式衬砌荷载分担比研究

科学技术创新 2022年第29期 128-131页

作者：徐洪彬李鹏谭忠四川省公路规划勘察设计研究院有限公司四川成都610041 中冶赛迪工程技术股份有限公司重庆400013

随着我国隧道建设的快速发展,公路隧道建设也趋向于施工工期更短、施工质量更好、施工技术要求更高的装配化方向发展。基于公路隧道装配化衬砌的研究,根据影响因素,建立多工况下有限元模型,对装配式衬砌荷载分担比展开研究,对比实测值... 详细信息

随着我国隧道建设的快速发展,公路隧道建设也趋向于施工工期更短、施工质量更好、施工技术要求更高的装配化方向发展。基于公路隧道装配化衬砌的研究,根据影响因素,建立多工况下有限元模型,对装配式衬砌荷载分担比展开研究,对比实测值与经验值,得到了不同围岩、不同装配时机下支护结构的响应情况及衬砌的荷载分担规律,并给出了装配式衬砌荷载分担比建议值,研究成果可为装配式衬砌相关设计和研究提供参考和指导。

关键词：公路隧道装配式衬砌荷载分担比

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新型装配式衬砌技术在地铁隧道的应用研究

隧道建设（中英文） 2019年第6期39卷 1014-1020页

作者：江帅宋丹赵振威付开勇中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司河南新乡453000 中铁高新工业股份有限公司北京100160

为研究新型装配式衬砌技术及其配套施工设备的应用,基于北京地铁6号线西延07标工程,对装配式管片拼装设备的组成、功能进行简述,介绍新型装配式衬砌技术在项目的应用情况,对新型装配式衬砌施工技术及其配套设备的特点进行总结。研究结... 详细信息

为研究新型装配式衬砌技术及其配套施工设备的应用,基于北京地铁6号线西延07标工程,对装配式管片拼装设备的组成、功能进行简述,介绍新型装配式衬砌技术在项目的应用情况,对新型装配式衬砌施工技术及其配套设备的特点进行总结。研究结果表明: 1)采用装配式管片拼装设备,可保证隧道施工质量;2)采用装配式管片拼装设备,在大幅度提高施工进度的同时,施工人员可减少2/3以上;3)装配式管片拼装设备可实现小竖井始发,显著提高隧道施工的机械化及自动化水平;4)新型装配式衬砌技术有待进一步提高并推广应用。

关键词：装配式衬砌管片拼装地铁隧道盾构法浅埋暗挖法

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盾构隧道通用装配式管片衬砌结构计算分析

岩土工程学报 2003年第3期25卷 322-325页

作者：黄昌富中铁十六局集团有限公司北京100018

采用梁 -非线性弹簧模型 ,对盾构隧道通用装配式管片衬砌在基本拼装方案下各典型计算点进行最大截面内力及变形计算 ,确定管片设计控制荷载点 ;并在通用管片衬砌环布置时可能出现通缝及错缝拼装情况下进行多种方案组合计算 ,进而确定控... 详细信息

采用梁 -非线性弹簧模型 ,对盾构隧道通用装配式管片衬砌在基本拼装方案下各典型计算点进行最大截面内力及变形计算 ,确定管片设计控制荷载点 ;并在通用管片衬砌环布置时可能出现通缝及错缝拼装情况下进行多种方案组合计算 ,进而确定控制管片设计的拼装组合。

关键词：隧道盾构梁-非线性弹簧模型通用管片装配式衬砌结构计算

基于层次分析法的铁路隧道装配式二次衬砌分块方案研究

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隧道建设（中英文） 2021年第S2期41卷 92-99页

作者：李鹏飞李康宁赵晓勇赵勇刘建友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 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 西藏铁路建设有限公司西藏拉萨850030 中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055

为得到隧道装配式二次衬砌分块方案决策的评价体系,基于层次分析法的基本原理,结合有限元软件分析结果,对采用装配式二次衬砌的V级围岩深埋双线铁路隧道进行分块方案研究,得到以零弯矩点为划分基础、各预制块质量更均匀化的方案3为最优... 详细信息

为得到隧道装配式二次衬砌分块方案决策的评价体系,基于层次分析法的基本原理,结合有限元软件分析结果,对采用装配式二次衬砌的V级围岩深埋双线铁路隧道进行分块方案研究,得到以零弯矩点为划分基础、各预制块质量更均匀化的方案3为最优分块方案;在层次总排序中,各影响因素中权重最大的是结构最小安全系数,然后依次是最大拱顶变形量、断面接头数量、单件管片最大质量和管片构件类型数量。因此,在考虑隧道装配式二次衬砌分块方案决策时,需优先满足结构的安全可靠性,然后综合考虑其他因素,最终得出最优方案。

关键词：铁路隧道装配式衬砌分块方案层次分析法(AHP) 数值模拟

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城市铁路明挖隧道装配式衬砌接头性能研究

铁道建筑 2019年第4期59卷 76-78页

作者：崔涛张继清刘瑜郭剑勇中国铁路设计集团有限公司天津300142 城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室天津300142

城市铁路明挖隧道装配式衬砌纵向接头是隧道结构的薄弱部位。采用数值模拟方法研究在弯矩和轴力作用下新型明挖隧道装配式衬砌纵向接头的受力变形规律。结果表明:在轴力和弯矩共同作用下纵向接头受拉侧张开,其破坏以螺栓屈服断裂或受压... 详细信息

城市铁路明挖隧道装配式衬砌纵向接头是隧道结构的薄弱部位。采用数值模拟方法研究在弯矩和轴力作用下新型明挖隧道装配式衬砌纵向接头的受力变形规律。结果表明:在轴力和弯矩共同作用下纵向接头受拉侧张开,其破坏以螺栓屈服断裂或受压侧混凝土剥落为标志;随着纵向接头所受轴力的增加,纵向接头能够承受的弯矩逐渐增大;轴力相同纵向接头破坏时所承受的负弯矩比正弯矩大。

关键词：铁路隧道装配式衬砌数值模拟接头性能明挖法

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矿山法铁路隧道装配式衬砌设计技术研究

矿山法铁路隧道装配式衬砌设计技术研究

作者：姜俊石家庄铁道大学

学位级别：硕士

目前,盾构隧道使用装配式衬砌结构较为广泛,而该技术很少应用在矿山法修筑的隧道中。目前国内铁路隧道大多采用矿山法施工,预制构件的广泛使用不仅使施工的整体质量得以提高,而且在缩短工期,节约成本上也有显著成效。进一步加强对装配... 详细信息

目前,盾构隧道使用装配式衬砌结构较为广泛,而该技术很少应用在矿山法修筑的隧道中。目前国内铁路隧道大多采用矿山法施工,预制构件的广泛使用不仅使施工的整体质量得以提高,而且在缩短工期,节约成本上也有显著成效。进一步加强对装配式衬坼的力学性能研究,不仅是因为它与矿山法施工能够有良好的配合,更重要的是在日后铁道隧道的施工建设中应用也更加广阔。本文参考国内外隧道在设计计算过程中的常用模型,采用有限元法进行了数值模拟,研究了装配式衬砌在矿山法铁路隧道中的力学特性。主要研究内容如下:（1）参考国内外盾构及铁路隧道的经验和研究成果,分析了隧道装配式衬砌结构的力学计算模型,确定了适用于本论文的“荷载-结构法”计算模型。（2）按照“对力学性能、安装、制作等多方面进行综合研究”的构件划分原则,初步确定仰拱划分方案。通过对仰拱结构特性分析,确定合理划分方案。（3）在仰拱合理划分方案的基础上,按照上述原则,确定整体式衬砌划分方案。首先对构件进行初步划分并提出方案,对结果进行受力及安全计算,通过多方面对比分析,最终选出全预制衬砌结构的最佳划分方案。（4）研究了不同的围岩级别下全预制结构最佳划分方案的最小厚度,分析了不同环向接头刚度及管片幅宽下的力学性能。（5）分析了在考虑错缝拼装的空间效应时衬砌结构的受力特性。

关键词：矿山法铁路隧道装配式衬砌力学特性数值模拟