盾构隧道壳一弹簧模型与梁一弹簧模型的比较

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1、第33卷第23期山西建筑Vl01．33No．23·72·2007年8月SHANXIARCHITE(vrUREAug．2007文章编号：1009—6825{2007}23—0072—03盾构隧道壳一弹簧模型与梁一弹簧模型的比较谢卓雄摘要：论述了盾构隧道的经典计算模型，针对其不足设计了新的计算模型——壳一弹簧模型，与目前普遍使用的梁一弹簧模型进行计算比较，发现壳一弹簧模型能较好地反映结构的三维受力情况，新模型可为工程设计者提供参考。关键词：盾构隧道，梁，壳，弹簧，模型中图分类号：TU313．1文献标识码：A近年

2、来，随着我国经济和综合国力的提高，盾构法隧道以其历史上盾构隧道的模型有多种，可参见文献[1]，而经典的近安全、快速等特点，从地下铁道、输水工程，发展到越江大断面公年常用的模型有日本惯用法(及修正惯用法)、铰接圆环模型、路工程，应用越来越广，发展越来越快，逐渐成为性价比较高的施梁一弹簧模型、梁一接头不连续模型等，这些模型都使用梁结构工技术推动着我国城市地下空间的发展。模拟管片的壳体结构，差别主要是对接头作用的考虑。盾构隧道与普通暗挖法修建的隧道不一样，盾构隧道是在盾1．1日本惯用法(即修正惯用法)构机掘进的过

3、程中，由预制管片在盾构机尾部逐块、逐环地拼装日本惯用法在1960年就被提出，其假设管片环整体刚度均起来而形成的。因此，其结构带有大量的连接构造。随着断面的匀且不受接头影响，竖直方向荷载为均布，上部荷载可由泰砂基增大和机械设备能力的提高，管片幅宽有增大趋势，从以往国外或全土柱理论确定，下部荷载为地基反力，与上部荷载和结构自地铁盾构管片的1m逐渐增加到1．5m，而目前越江大断面盾构重平衡，水平荷载除了地层侧压力外还存在着由于结构变形产生管片取到了2m，按照以往的用平面梁模拟其结构受力的计算方的地层抗力，假定为自

4、顶部45。～135。的三角形分布。法或计算模型，可能不完全适应，加之其拼装方式有通缝和错缝，修正惯用法则引入了弯矩冈lJ度有效率刁及弯矩增大系数环向接头和纵向接头可能相互影响，结构受力更是复杂多变。因来考虑接头的影响，即圆环的计算刚度为棚，弯矩设计值为此，有必要开发带壳体的结构三维模型进行考察。(1+)M。1经典计算模型1．2多铰圆环模型结构工程在使用过程中，长期应力一般处于线性徐变范围，即在3结语应力长期作用下任何时间混凝土的徐变值约与应力成正比，单位通过对大量建筑进行长期荷载下变形的实测结果表明，在长徐

5、变与应力无关。期荷载作用下，钢筋混凝土梁的挠度受到荷载、混凝土收缩及徐变2)J11I载时的龄期。混凝土在加载时龄期越小，成熟度越差，等多种因素的影响[引，其变形呈现出非线性特性，尤其混凝土收缩起始应变和徐变都大，极限徐变更大。与徐变可持续几年，甚至几十年，粱的变形随时间会不断增加。3)原材料和配合比。水泥品种对混凝土徐变的影响在于其因长期荷载对结构变形和内力有明显影响，必须对其进行更影响混凝土加载时的强度。混凝土中水泥用量和水灰比(W／C)精确的分析理论，以满足工程界的需要。在高层钢筋混凝土建筑大及水泥砂浆

6、含量大(或骨料含量小)者，徐变亦大；使用普通硅中，考虑建造过程的收缩徐变效应的结构分析方法已经成为工程酸盐水泥比早强快硬水泥的混凝土徐变大。界密切关注的复杂问题_4J。4)制作和养护条件。在正常情况下混凝土充分捣实，没有离参考文献：析，否则内部残存的空隙将使徐变加大；养护环境的温度、湿度及[1]过镇海，时旭东．钢筋混凝土原理和分析[M]．北京：清华大学养护时间适当，尤其蒸汽养护后混凝土成熟快，可减小徐变。出版社．2003．5)使用期的环境条件。构件周围环境的相对湿度小，因水分[2]聂建国，沈聚敏．钢筋混凝土

7、梁在长期荷载作用下的变形[J]．蒸发的干燥徐变越大；从20℃-70℃徐变随温度的升高而增大，建筑结构学报，1994(1)：21—22．但在71℃-96℃之间徐变值反而减小。[3]潘立本，朱庆勇，陈蓓．钢筋混凝土梁长期荷载下挠度近似6)构件的尺寸。其将决定环境温度与湿度影响混凝土性能计算方法[J]．河海大学学报，1998(3)：41—42．的程度。构件尺寸和截面小者，或截面积与截面周界长度的比值[4]林南薰，陈叶军．高层钢筋混凝土结构考虑建造过程的收缩徐小者，混凝土水分蒸发快，干燥徐变增大。处于密封状态的混凝

8、变效应[J]．华南理工大学学报(自然科学版)，2003(4)：18—19．土，水分不会蒸发，构件尺寸不影响徐变值。Shrinkingandchangingofconcreteandformationoflong-termloadGAOMing-huaZHANGZhi-kuanAbstract：Thedefination，producingprinciplesandaffectingfactorsofshrinki