CN110645015B - 在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型，该模型包括管片本体以及开设在管片本体内、外表面的多条消减槽，所述的消减槽包括环缝消减槽和纵缝消减槽，每条环缝消减槽和纵缝消减槽内均设有填充体，所述的填充体仅承受压力，在承受拉力时与消减槽侧壁脱开，用以描述管片本体在正负弯矩作用下刚度不同的特性。与现有技术相比，本发明具有模拟不同刚度、结构简单、实用性强等优点。

Description

在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其是涉及一种在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型。

背景技术

盾构隧道由管片采用螺栓连接而成，管片接头众多，结构复杂。盾构隧道整环原型加载试验费用昂贵，而多环加载原型试验几乎不可能。因而进行盾构隧道多环相互作用分析，以及盾构隧道复杂环境下的多工况分析时，必须借助于模型试验。盾构隧道模型试验的难点在于如何合理有效地对盾构隧道管片接头进行描述，而现有的模拟方法无法考虑管片接头正负弯矩作用下刚度不同的特性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型，该模型包括管片本体以及开设在管片本体内、外表面的多条消减槽，所述的消减槽包括环缝消减槽和纵缝消减槽，每条环缝消减槽和纵缝消减槽内均设有填充体，所述的填充体仅承受压力，在承受拉力时与消减槽侧壁脱开，用以描述管片本体在正负弯矩作用下刚度不同的特性。

所述的纵缝消减槽设有多条，其沿管片本体周向开设，用以模拟管片的通缝或错缝拼装。

管片本体内表面的环缝消减槽和纵缝消减槽与管片本体外表面的环缝消减槽和纵缝消减槽的位置处于同一直径方向。

所述的消减槽对应的圆心角和深度由实测刚度确定。

所述的管片本体的材质为玻璃钢管材、石膏管材或混凝土管材。

所述的填充体的材质为合成树脂或橡胶，其刚度小于管片本体，且具有压缩性。

所述的消减槽界面形状为矩形或梯形。

该盾构隧道管片接头试验模型的设计方法包括以下步骤：

1)根据相似比设计原则，选择适用于描述盾构隧道管环特征的管片本体；

2)结合实际管片接头刚度情况，进行内外侧纵向、环向消减槽的开设；

3)根据管片接头正负弯矩作用下的刚度不同，在内外侧消减槽中设置满足刚度要求的多种材料参数的填充体，该填充体仅承受压力，在承受拉力的情况下与消减槽侧壁脱开，用于在模型试验中真实表现管片接头在加-卸载过程中的力学行为。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提出的盾构隧道管环试验模型，既能有效地对管片接头刚度不连续进行描述，考虑管片接头正负弯矩作用下刚度不同的特性，采用消减槽同时进行纵缝和环缝的设置，管材一次成型，不存在管节间的连接等复杂的构造措施，更为简单有效地对盾构隧道结构的刚度突变性进行描述，又能避免缩尺模型复杂的拼装工作，操作简单，实用性强。

附图说明

图1为盾构隧道管片接头试验模型的横断面图。

图2为本发明中模型在正弯矩作用下变形示意图。

图3为本发明中模型在负弯矩作用下变形示意图。

图4为盾构隧道管片环三维视图。

图中标记说明：

1、管片本体，2、环缝消减槽，3、纵缝消减槽，4、填充体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1-4所示，本发明提供一种在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型，用于在模型试验中真实模拟管片接头原型模型。

该盾构隧道管片接头试验模型包括：

管片本体1以及开设在管片本体1内、外表面的多条消减槽，所述的消减槽包括环缝消减槽2和纵缝消减槽3，每条环缝消减槽2和纵缝消减槽3内均设有填充体4，所述的填充体4仅承受压力，在承受拉力时与消减槽侧壁脱开，用以实现管片本体1内外表面不同的刚度。

该盾构隧道管片接头试验模型通过以下步骤设计实现：

1)根据相似比设计原则，选择适用于描述盾构隧道管环特征的管材，模型相似比设计原则为盾构隧道模型刚度与盾构隧道原型刚度的相似比满足要求；

2)结合实际管片接头刚度情况，一次性在所选择的管材上进行纵向、环向内外侧消减槽的设置，消减槽对应的圆心角，以及消减槽的深度，由实测刚度进行确定，消减槽，在管材内、外侧均进行设置，更为真实地模拟管片接头的力学行为；

3)根据管片接头正负弯矩作用下的刚度不同，在内外侧消减槽中可设置满足刚度要求的不同材料参数的填充体，填充体只承受压力，在承受拉力的情况下与消减槽侧壁脱开，用于在模型试验中更为真实地表现管片接头在加-卸载过程中的力学行为。

实际管片接头刚度情况采用管片接头原型试验进行确定，实际管片接头刚度情况，在有充分经验的基础上，可采用精细化数值模型进行计算确定。

Claims (2)

1.一种在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型，其特征在于，该模型包括管片本体(1)以及开设在管片本体(1)内、外表面的多条消减槽，所述的消减槽包括环缝消减槽(2)和纵缝消减槽(3)，每条环缝消减槽(2)和纵缝消减槽(3)内均设有填充体(4)，所述的填充体(4)仅承受压力，在承受拉力时与消减槽侧壁脱开，用以描述管片本体(1)在正负弯矩作用下刚度不同的特性，所述的纵缝消减槽(3)设有多条，其沿管片本体(1)周向开设，用以模拟管片的通缝或错缝拼装，管片本体(1)内表面的环缝消减槽(2)和纵缝消减槽(3)与管片本体(1)外表面的环缝消减槽(2)和纵缝消减槽(3)的位置处于同一直径方向，所述的消减槽界面形状为矩形或梯形，所述的管片本体(1)的材质为玻璃钢管材、石膏管材或混凝土管材，所述的填充体(4)的材质为合成树脂或橡胶，其刚度小于管片本体(1)，且具有压缩性；

该盾构隧道管片接头试验模型的设计方法包括以下步骤：

1)根据相似比设计原则，选择适用于描述盾构隧道管环特征的管片本体；

2)结合实际管片接头刚度情况，进行内外侧纵向、环向消减槽的开设；

3)根据管片接头正负弯矩作用下的刚度不同，在内外侧消减槽中设置满足刚度要求的多种材料参数的填充体，该填充体仅承受压力，在承受拉力的情况下与消减槽侧壁脱开，用于在模型试验中真实表现管片接头在加-卸载过程中的力学行为。

2.根据权利要求1所述的一种在正负弯矩作用下刚度不同的盾构隧道管片接头试验模型，其特征在于，所述的消减槽对应的圆心角和深度由实测刚度确定。

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