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考虑接触非线性的盾构隧道纵向分析模型及其应用

2021-07-09陈枰良陈昌健郭翔宇

同济大学学报(自然科学版) 2021年6期
关键词:变形分析

耿 萍,陈枰良,陈昌健,杨 琪,郭翔宇,何 川

(西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室,四川成都610031)

断层经常造成岩层之间的不整合面,可能对隧道、地基等的力学性质造成影响。活动断层发生日积月累的蠕滑则会对隧道、地面建筑等造成不可逆的影响,因此各国建筑规范对在活动断层区域进行工程建造有严格的要求。然而,对于隧道等类型的线状工程,有时不可避免需要穿越蠕滑断层,因此,在长期蠕滑作用下,结构力学性能预测尤为重要。

因为不连续的结构构造,盾构隧道力学分析为各类穿越蠕滑断层隧道分析中最为复杂的分析之一,其面临的主要困难是盾构隧道纵向接头的非线性问题。目前盾构隧道纵向接头分析模型主要有2类:管片-环缝模型和接缝界面模型。其中,管片-环缝模型中接头力学分析考虑管片和环缝参与受力,基于盾构隧道分别在轴拉力、轴压力、纯弯矩作用下进行分析,环缝分别处于全张开、全闭合、半张开状态,常采用考虑刚度折减的连续梁等效。文献[1]最早研究了该类模型,通过引入平截面假定,推导了盾构隧道纵向接头在纯轴力和纯弯矩作用下的轴向刚度和弯曲刚度解析解。接缝界面模型中接头力学分析不考虑管片参与受力,以接缝在外力作用下的力学行为为分析对象,常采用轴向、剪切、弯曲弹簧模拟。文献[2-3]对隧道纵断面方向上环间接头转动弹簧系数进行了理论推导。2类方法中管……

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