狮子洋水下盾构隧道衬砌结构受力的现场测试与计算分析

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1、第３４卷第７期铁道学报Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．７２０１２年７月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡＲＡＩＬＷＡＹＳＯＣＩＥＴＹＪｕｌｙ２０１２文章编号：１００１－８３６０（２０１２）０７－０１１５－０７狮子洋水下盾构隧道衬砌结构受力的现场测试与计算分析周济民１，何川１，肖明清１，２，宋洪江３（１．西南交通大学隧道工程教育部重点实验室，四川成都６１００３１；２．中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉４３００６３；３．成都铁路局成昆铁路公司，四川成都６１００８１）摘要：以狮子洋水下盾构隧道为背景，对管片衬砌在施工期和后

2、期所受外荷载和结构内力进行长期现场追踪测试，总结衬砌结构外荷载和内力随时间变化规律。并采用三维壳－弹簧计算模型对大断面宽幅管片结构内力分布形态进行研究，与现场测试结果相互验证。研究结果表明：施工期管片衬砌脱环后容易形成无水压环箍作用下土体偏压状态；施工后期水、土压力长期随时间增长，结构内力随之增大，结构轴力较弯矩增幅明显。三维壳－弹簧计算模型适应大断面宽幅管片衬砌结构计算。试验和数值计算结果在量值和分布规律上一致。封顶块处弯矩较小，其弯矩由临近环衬砌结构承担；受环间接头错缝效应影响，幅宽边缘靠近衬砌结构纵缝处

3、轴力发生突变。关键词：盾构隧道；水下隧道；大断面；现场测试；壳－弹簧模型中图分类号：Ｕ２８３．４；ＴＰ３９１．９文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８３６０．２０１２．０７．０１８ＦｉｅｌｄＴｅｓｔａｎｄＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓｏｆＳｅｇｍｅｎｔＬｉｎｉｎｇｏｆＳｈｉｚｉｙａｎｇＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌ１，ＨＥＣｈｕａｎ１，ＸＩＡＯＭｉｎｇ－ｑｉｎｇ１，２，ＳＯＮＧＨｏｎｇ－ｊｉａｎｇ３ＺＨＯＵＪｉ－ｍｉｎ（１．ＭＯＥＫｅｙＬａ

4、ｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＴｕｎｎｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＳｉｙｕａｎＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ４３００６３，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｈｅｎｇｄｕ－ｋｕｎｍｉｎｇＲａｉｌｗａｙＣｏｍｐａｎｙ，ＣｈｅｎｇｄｕＲａｉｌｗａｙＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇｔｈｅＳｈ

5、ｉｚｉｙａｎｇＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌａｓｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｆｉｅｌｄｔｒａｃ－ｉｎｇｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｌｏａｄａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｌｉｎｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄｏｆａｎｄａｆｔｅｒ－ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔａｇｅａｎｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｌａｗｏｆｔｈｅｅｘｔｅｒｎａ

6、ｌｌｏａｄａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｗｉｔｈｔｉｍｅ．Ｔｈｅ３Ｄｓｈｅｌｌ－ｓｐｒｉｎｇｆｉｎｉｔｅｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｗｉｔｈｌａｒｇｅｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｂｒｏａｄｗｉｄｔｈ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ：Ｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ，ｔｈｅｌｉｎｉｎｇｉｓｅａｓｙｔｏｅｎｔｅｒｔｈｅｂｉａｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗ

7、ｉｔｈｓｏｉｌｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｆｔｅｒｓｅｇｍｅｎｔｓｌｅａｖｅｔｈｅｓｈｉｅｌｄｔｒａｉｌ；ｉｎｔｈｅａｆｔｅｒ－ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔａｇｅ，ｗｉｔｈｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｇｒｏｗｔｈｏｆｓｏｉｌａｎｄｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｏｆａｘｉａｌｆｏｒｃｅｉｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｍｏｍｅｎ

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