摘要：盾构隧道结构在全寿命周期中往往将面临诸多复杂荷载状态,如注浆、偏载、偏转等非对称偏不利工况。为验证结构在这些复杂荷载状态下的适用性,探究结构力学性能,开展足尺原型结构试验研究往往是最为直接而有效的手段。既有原型试验主要关注隧道结构在简单对称荷载条件下的力学性能,鲜有关注复杂非对称荷载状态。为拓展原型试验的适用范围,提出了适用于不同断面盾构隧道结构的原型试验平台和用于模拟复杂荷载状态的试验荷载设计方法。该方法适用于任意加载点布置和液压站分组的试验系统,可对注浆、偏载、偏转等复杂荷载状态下结构响应进行精确模拟。通过类矩形盾构隧道、双圆隧道和圆形隧道的偏载原型结构试验研究,验证了试验平台和试验荷载设计方法的适用性。进一步针对试验关键参数的分析表明,控制目标权重系数的调整能有效满足不同的试验模拟要求;基于试验荷载设计方法优化的迭代算法能有效考虑计算模型或边界支承条件的非线性;环箍钢绞线和千斤顶的组合加载模式能将拟合误差水平降低至千斤顶加载模式的1/5,但需要删去部分加载点使试验荷载合理且适用;对于越复杂的结构和荷载,精确模拟结构状态需要的试验系统独立荷载组数越高,对试验平台的要求也越高。

摘要：为明确隧道进出洞施工时因渗漏而诱发的结构倒塌发展过程,设计并开展缩尺模型试验。根据相似关系设计模型试验,制作模型土体与模型盾构隧道。参考实际进出洞施工渗漏事故案例,触发模型盾构隧道渗漏,在模型箱内重现隧道结构倒塌的全过程,并观测事故发展过程中的地层响应、隧道外部土压力变化、隧道倒塌发展过程。通过分析隧道进出洞施工中不同位置发生渗漏后结构的倒塌响应,对比不同位置渗漏对隧道进出洞施工致灾发展过程的影响。试验研究发现:1)隧道进出洞施工发生渗漏后,外部土体由于渗流侵蚀产生不稳定土洞,土洞经历了形成—失稳—再现的循环过程;2)隧道结构倒塌是由不稳定土洞失稳坠落冲击隧道结构导致的;3)隧道顶部和腰部2种不同位置渗漏后外部土体侵蚀发展的本质相同,但是不同渗漏位置产生的土洞形状有明显差异,导致最终隧道倒塌位置有所差异。

摘要：为探究单洞双线盾构隧道中隔墙合适的顶部节点形式及各节点形式的力学性能,总结现有工程中隔墙顶部节点形式,并对各节点形式提出简化模型,采用理论方法对简化模型力学性能进行分析,并利用数值模型验证简化模型的合理性及各节点形式的力学性能与适用范围,得到如下结论:1)螺栓配合角钢或连接件的方式更适合于全预制中隔墙;2)所提出的简化模型具有较好的参考性,可应用于中隔墙顶部节点的初步设计;3)顶部采用连接件可形成协调受力,提高顶部节点受力性能,建议今后单洞双线盾构隧道中隔墙顶部节点采用该形式。此外,竖向铰支座模型受力形式合理,今后工程可基于该模型进行实践探索。

摘要：上海市机场联络线是国内首次在大直径盾构隧道中采用整体式预制弧形件的工程,而现阶段缺少对整体式预制弧形件选型及排版的研究。针对该问题,本文分析了标准环+左转弯环+右转弯环、左转弯环+右转弯环和通用楔形环三种管片形式下弧形件的构造设计,并给出排版计算方法。结果表明,在标准环+左转弯环+右转弯环和通用楔形环管片形式下,分别采用直线形+楔形弧形件和无楔形量的弧形件能较好满足工程需求,建议在类似工程中选用。

摘要：[目的]盾构隧道结构发生横截面大变形后,若采用内张钢圈等方法进行加固,会花费大量材料和人工成本。通过二次注浆改善盾构隧道结构受力条件、主动回调变形是更加经济的手段。因此有必要对注浆修复盾构隧道结构横截面变形的有效性、注浆过程中及注浆后的结构响应进行深入研究。[方法]依托武汉地铁盾构隧道进行现场洞内注浆试验,测量、比较了注浆前后隧道的周边地层缺陷、结构裂缝及收敛变形。详细分析了洞内侧向注浆后隧道结构收敛变形、水平平移的时变规律。[结果及结论]试验结果证明了洞内侧向注浆对修复地层缺陷、治理隧道结构裂缝和横截面大变形的有效性;揭示了注浆荷载影响下衬砌环的收敛变形、水平平移的分布规律和时变发展过程。在注浆过程中,注浆点位所在的衬砌环呈现“竖鸭蛋”收敛变形趋势;注浆后2.5 h,受浆液收缩影响,衬砌结构“竖鸭蛋”收敛变形有所回弹,“横鸭蛋”收敛变形趋势进一步发展;注浆后20.0 h左右,隧道结构收敛变形基本稳定。

摘要：为探究钢纤维混凝土管片结构力学性能,对主筋用量不削减、掺入30 kg/m3钢纤维的钢筋钢纤维混凝土管片结构开展极限承载力试验。管片错缝拼装形成试验结构,通过环向24组千斤顶模拟水土作用对结构施加荷载,通过逐步减小腰部荷载模拟侧部卸载工况,直至结构破坏。在卸载工况下,结构每环在0°,90°,180°或270°等弯矩较大位置附近的3处纵缝先后发生混凝土压裂和压碎,最终在0°或180°附近管片钢筋屈服、混凝土压碎,结构形成4个塑性铰破坏。根据试验测试的应变数据对结构内力进行计算,分析钢纤维混凝土对结构刚度和承载力的提升作用。研究结果表明,相比普通混凝土结构,在刚度方面,管片初裂时,钢纤维混凝土管片刚度提升6.91%,当裂缝宽度超过0.2 mm时,钢纤维混凝土管片刚度提升3.45%,提升作用降低的原因是随着荷载增大,钢筋应力逐渐增加,钢筋对管片刚度的作用增大而钢纤维混凝土对刚度作用基本不变;接头混凝土压裂时,钢纤维混凝土接头刚度提升18.7%。在承载方面,钢纤维混凝土管片极限承载力提升6%,接头极限承载力提升3%,整体结构极限承载力提升4.2%。并且,由于钢纤维混凝土对接头刚度的提升作用以及对环缝抗剪性能的提升作用,钢纤维混凝土结构环缝破坏发生于纵缝压碎之后,破坏过程与普通混凝土结构存在明显差别。

摘要：为解决富水软土地区无临时支撑、无土体加固、全断面挖土、超前支护与永久结构合一的暗挖建设难题,以上海市轨道交通武定路站1号出入口工程为背景,提出一种束合管幕暗挖新工法,即通过横向张拉预应力筋,将纵向顶进的离散的、小断面方钢管束合成可横向受力的整体结构。结合该工法结构型式特点,针对性地介绍了刚性板-弹簧单元耦合的接缝模型、C-T型锁扣构造、标准管与可满足接缝承受负弯矩的角部工具管构造、“双直并列”的横向预应力筋布置等设计关键技术,并通过开展抗剪、压弯节点试验与1/4结构足尺试验研究,揭示了束合管幕的受力性能重点在于接缝的承载性能与预应力筋的作用。工程实践及现场监测数据表明,应用情况良好,进一步验证了设计方案的安全性与适用性。

摘要：顶管隧道断面上纵向力的大小,一方面影响结构稳定和施工安全,另一方面影响环缝止水垫的防水性能和环缝刚度。通过计算求解顶管隧道纵向力与摩阻力、掌子面压力以及止退反力之间的数学方程,建立了隧道断面纵向力随顶进里程的变化关系,并将理论解与现场试验实测结果进行了对比,二者具有良好的匹配性。分析结果表明:(1)管节断面纵向力随顶进里程的变化规律为一条逐渐收敛的波动曲线,并在隧道贯通后迅速降低。理论值与实测值具有良好的匹配性;(2)止退时及隧道贯通后断面纵向应力较小,不利于环缝防水,且隧道纵向刚度较小,易产生不均匀沉降;(3)止退装置弹性系数、顶进里程、隧道尺寸及隧道埋深是顶管断面纵向应力的重要影响因素,且均呈现不同程度的正相关关系。

摘要：为明确“平接头+快速连接件”新型管片环缝抗剪性能,设计不同纵向力工况下的环缝抗剪室内试验,通过对环缝剪切试验现象及荷载-错台曲线分析该新型环缝抗剪机制,得到不同纵向力对环缝抗剪的影响规律、同阶段环缝抗剪刚度及环缝承载力。主要结论如下:1)相比传统“平接头+斜螺栓/弯螺栓”环缝,该类型环缝在发生错台时,快速连接件可及时发挥抗剪作用,能有效抑制环缝错台;2)由于环缝弹性阶段抗剪刚度远大于塑性阶段,在隧道施工运营过程中,为保证文中尺寸的快速连接件管片环缝的抗剪性能,可将错台量控制在5.51 mm内。

摘要：机械法联络通道为各类地下结构的快速连通提供了新思路,是一种具有较强可行性与应用前景的工法。目前的试验研究已证明了该工法在中埋条件下的适用性,为了探讨深埋条件下该工法的适用性,开展了深埋足尺结构主隧道开孔全过程的模拟试验研究,分析得到了主隧道管片和接缝的响应特征,明确了深埋条件下隧道结构的传力特征和破坏过程。得到的主要结论如下:(1)深埋条件下隧道开孔的环内结构响应变化主要集中在拆撑工况,主要的结构响应集中在开孔环的悬臂端和隧道顶部;(2)深埋条件下隧道开孔的环间结构响应变化主要集中在切削工况和拆撑工况。切削工况下,环间结构响应为一局部环间结构响应;拆撑工况持荷阶段,环间结构响应扩展到整环;(3)深埋条件下主隧道结构的破坏过程可分为两个阶段,拆撑工况前,割除钢套筒后,悬臂效应发生,全开孔环与半开孔环的环间承载力达到极限。拆撑工况持荷阶段,全开孔环发生破坏,并通过环间传递将荷载依次传递到邻近环;(4)最终状态下,全开孔环达到承载力极限,而其余环尚处于弹性阶段。实际工程中结构相较于试验偏安全,但仍要对开孔环以及靠近开孔位置的环缝位置进行特殊设计和施工。