摘要：利用单圆大直径盾构隧道扩建地铁车站时,采用了预先分为3块的分块型K管片。为了研究分块型K管片接触面的力学性能,按照接触面保留原型、边界由弧形简化为矩形的原则制作试件,在实验室进行加载试验。试验结果表明:当组合荷载达到一定值时,分块间接触面达到滑移临界点,此时接触面间的摩擦由静摩擦变为滑动摩擦,接触面间产生相对位移,混凝土和螺栓的应变陡增,螺栓被卡住。结合试验建立试件的三维几何非线性接触数值模型,对接触面达到滑移临界点时的组合荷载进行模拟分析,得到分块型K管片不同材料接触面的临界轴力弯矩组合包络线,用以判断不同轴力弯矩组合对分块型K管片结构稳定性的影响,为扩挖车站结构的设计与施工提供理论指导和参考。

摘要：为解决大直径盾构隧道掘进施工中经常出现的管片上浮、错台和线形偏差等难题,对多个大直径盾构工程设备和施工过程进行姿态模拟和现场测试,发现盾构主机经常采用低头或与隧道线形不一致的姿态掘进,管片脱出盾尾后会产生较大的上浮力或水平错动力,造成规律性错台或隧道线形偏差,还会造成管片开裂、破损和渗漏等问题。探究发现:盾构主机重心偏移、盾尾及后方管片上浮或姿态调整过度是造成管片规律性错台和隧道线形偏差的主要原因。分析认为:盾构姿态和隧道线形控制除了受地层性状和浮力等客观条件影响外,还主要受盾构设备、管片结构和施工控制3方面影响。在合理优化盾构设备主机自重、重心和注浆系统,强化管片环缝端面结构和抗剪设计的基础上,通过加强盾构姿态拟合、掘进参数管控和注浆工艺创新等措施,可实现大直径盾构隧道管片错台消减或规避、姿态和线形可控。

摘要：为满足大直径盾构隧道底部整体式预制箱涵的高精度拼装要求,解决目前预制箱涵拼装精度低、无法根据隧道线形精准调节箱涵拼装姿态的问题,结合箱涵拼装施工工艺质量要求,研制出一套整体式6自由度箱涵智能拼装系统,并应用于上海机场联络线2标工程。首先,介绍6自由度箱涵拼装机的系统组成与设计;然后,建立并求解三旋转自由度平台运动学正逆向运动方程;最后,利用ABAQUS有限元仿真计算结构的强度。研究结果显示:该拼装系统的结构强度、拼装平台运动范围与运动精度均能满足实际工程需求。经过在上海机场联络线的应用证明,6自由度箱涵智能拼装系统可实现箱涵高精度、智能化高效拼装,满足箱涵拼装施工工艺质量要求。

摘要：为探明有无双层衬砌、双层衬砌不同施作方式(复合式、叠合式)对盾构隧道横向抗震性能的影响,以甬舟铁路金塘海底铁路隧道为工程依托,建立盾构隧道双层衬砌三维精细化模型的同时考虑了隧道材料与接触的非线性行为,采用隐式动力时程法进行了抗震性能研究。结果表明:(1)双层衬砌与管片的连接刚度越大,隧道变形越小;(2)复合式衬砌对隧道环向抗震性能提升有限,其变形、损伤及应力规律与单层衬砌基本一致;(3)叠合式衬砌能有效提升隧道抗震性能,充分利用材料力学特性,但需要重点关注隧道的损伤情况;(4)抗震设防等级要求较高的区段建议采用叠合式双层衬砌,防水、防火要求较高的特殊区段建议采用复合式双层衬砌。

摘要：基于精细化数值模型研究大直径盾构隧道管片纵缝三斜螺栓接头在不同轴压下的力学特性,揭示了接头裂缝分布情况、接头竖向位移、张开量、转角和抗弯刚度等参数随接头弯矩的变化规律。结果表明:在正弯矩的作用下,管片裂缝分布有受压裂缝、内缘手孔处沿宽度贯通拉裂缝、接缝面螺栓孔的拉裂缝以及侧边的斜裂缝,而受压裂缝和接缝面螺栓孔处的拉裂缝也存在于负弯矩作用下的模型;管片出现两条沿宽度方向贯通裂缝的现象,对应接头竖向位移、混凝土压应变和接头张开量3个力学特性曲线的拐点,曲线随弯矩增加由近似线性变化转为非线性剧变,混凝土出现压溃时接头转角变为非线性变化,轴力的增加会延迟裂缝贯通现象的出现;螺栓应力随接头弯矩呈线性增长阶段、非线性增长阶段和屈服阶段;螺栓应力增长速率受弯矩和轴力的影响,接头抗弯刚度初始无明显变化,随后呈非线性下降,轴力越大接头抗弯刚度越大。

摘要：大直径盾构隧道掘进施工对土体造成扰动,导致地表产生沉降或隆起,继而严重威胁上部建筑物群的结构安全。文章依托某大直径盾构隧道穿越老旧小区密集建筑物群工程,首先利用二维有限元软件计算关键断面房屋的沉降变形,再对比三维有限元软件的计算结果,分析两种计算方法的适用范围;然后基于三维模型探究了不同初期荷载释放率对盾构穿越引起的地表和房屋变形的影响,最后利用Peck公式计算的理论地表沉降数据,梳理初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率三者的内部联系并提出了控制变形的相关措施。研究结果表明,初期荷载释放率越小,地表及房屋沉降也越小,对应的地层损失也越小;对于控制地表变形,减小荷载释放率等同于减小地层损失率;初期荷载释放率、地表沉降、地层损失率这三者减小的量值呈线性关系。

摘要：为解决传统盾构隧道弧形件(口子件)在拼装施工中存在的拼装工艺不先进、拼装精度差、装备智能化程度低、施工进度慢等技术难题,通过引进装备设计和智能化控制理念,采用弧形构件内部穿行式设计思路,结合毫米级负载敏感液压系统和亚毫米级位姿测量系统,研制出一台可实现弧形件一键智能化拼装的穿行式弧形件智能安装机。该装备具有精调数据测量系统、自动检测与感知、自动运算与分析处理、自动决策与动作执行、人机交互与信息储存等智能化控制技术,在上海轨道交通市域线机场联络线JCXSG-11标工程首次应用,取得了良好的拼装效果。结果表明:1)安装机液压系统控制精度达到0.5 mm,弧形件拼装精度达到±5 mm,实现了高精度拼装;2)安装机通过智能化控制技术,实现了一键式操作,每循环工作耗时32 min,施工效率提高30%以上,节省人工50%以上;3)穿行式弧形件智能安装机工作性能稳定可靠,可实现运行状态、控制方式、传感器数据、液压油缸行程数据、通信状态等参数的记录与储存,实现人机交互。

摘要：为解决厚大型管片容易出现裂纹、外观质量较差、强度不易控制等问题,从矿物掺合料及外加剂的选择、混凝土配比优化设计、振捣工艺、蒸养技术、螺栓孔及凹凸槽的细部处理等方面进行分析,并提出了一系列质量控制措施。研究应用表明:1)掺加大量矿物掺合料能提高管片耐久性并降低水化热;2)外加剂组分对外观影响较大;3)合理设定振捣方式及频率能有效保证混凝土浇筑质量;4)合理的蒸养方案能够有效避免混凝土裂缝产生。

摘要：为研究基于多项指标的大直径盾构隧道单环结构安全性能的评价方法,依托江阴靖江长江隧道建设工程,通过有限元模拟与现场实测数据结合对盾构隧道顶部加载过程中的结构失稳破坏过程进行研究,得到结构收敛变形和内力特征发展规律,选取收敛变形、钢筋拉应力、钢筋压应力、环向螺栓应力和纵缝张开量为评价指标并确定了各指标相关性,提出基于评价指标相关曲线的指标权重计算方法。结果表明:盾构隧道断面结构破坏过程可以依据结构内力关键节点值总结为弹性受力阶段、裂缝损伤缓慢发展阶段、大面积损伤发展阶段和加速失稳阶段;隧道断面地质条件对结构内力状态有一定影响,同一埋深下,砂土层隧道拱顶沉降远大于黏土层,且水压力对接头螺栓具有一定的保护作用;对评价指标分别进行健康状态分级,绘制内力指标与收敛变形的健康状态评估值关系曲线,通过最小二乘法拟合得到收敛变形、钢筋拉应力、钢筋压应力、环向螺栓应力、纵缝张开量的权重比例为0.48∶0.05∶0.23∶0.13∶0.11,初步建立了适用于大直径盾构隧道的单环结构安全性能评估计算公式。

摘要：基于对大直径盾构隧道施工阶段管片上浮原因的分析,文章对长沙市南湖路湘江公路隧道典型管片断面上浮情况进行了介绍。基于此,对管片截面进行力学分析,结合弹性力学方法并考虑管片在上浮力作用下对上覆浆液体或土体的压缩作用,计算得到管片最终上浮量。通过对上浮计算参数敏感性分析,得出地质条件、浆液质量、螺栓剪力、千斤顶残余分力等计算参数对管片最终上浮量的影响。之后,基于工程实例验证了上浮量计算公式的合理性,反推得到了管片截面所受上浮力。最后,基于研究结论与工程实践,提出了有针对性的抗浮措施。