地鐵盾構(gòu)管片正彎矩加載的研究

摘要:目前地鐵襯砌管片的研究還不成熟，本文從地鐵襯砌管片在正彎矩加載方案中管片端部在不同固結(jié)情況下的撓度、承載力的比較變化來探討襯砌管片更加合理的受力方式。采用三點加載法對襯砌管片在加壓下的變形撓度進行比較分析來探討各自優(yōu)缺點;端部固結(jié)的越好，其撓度變化越小，承載能力也越大;反之端部活動性越好，其上部撓度變化就越大，承載力越小;端部固結(jié)越好的管片，其回彈能力越強 。

關(guān)鍵詞:襯砌管片;撓度; 承載力; 端部

中圖分類號:U455. 43文獻標(biāo)識碼:A

引言

目前對于地鐵襯砌管片力學(xué)性能的分析和檢測還很少，對于裂縫控制研究還處于開始階段，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[1—3]中具體規(guī)定和控制還不完善，相關(guān)施工手冊[4]中也沒有明確規(guī)定裂縫控制范圍，國內(nèi)對于地鐵管片的力學(xué)性能、抗?jié)B性能試驗[5]做了不少研究，通過管片的設(shè)計和管片縮小模型[6]來研究襯砌管片的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能也越來越多，本文以沈陽地鐵盾構(gòu)區(qū)間為背景，進行地鐵盾構(gòu)襯砌管片1:1足尺試件的加載研究分析，根據(jù)鋼筋混凝土管片在正彎矩加載時其端部支撐不同時其受力及破壞情況的對比來分析何種加載方案更接近實際受力情況，結(jié)合鋼筋混凝土管片的極限抗裂強度及抗破壞能力來分析控制襯砌管片在實際中的更優(yōu)受力。

1試驗概況

1.1試件

試驗材料采用隧道預(yù)制鋼筋混凝土襯砌管片，沈陽市政地鐵管片有限公司生產(chǎn)，用于沈陽地鐵盾構(gòu)區(qū)間。普通環(huán)由6片組成，包括三塊標(biāo)準(zhǔn)塊、兩塊鄰接塊與一塊封頂塊，現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)塊為為研究對象，尺寸規(guī)格為外徑6000mm，內(nèi)徑5400mm，管片寬度1200mm，厚度300mm，混凝土等級為C50。

1.2試驗方案

采用三點徑向集中力代替均布荷載，管片兩端部模擬實際所受軸力作用，通過分配梁施加徑向荷載，管片加載布置圖見圖1和圖2。

1.2.1管片兩端部直接坐落在反力架的焊制臺架上，通過分配梁施加徑向荷載，管片加載端部布置見圖3

1.2.2 端部調(diào)整后的實驗方案，管片與反力架之間加一滾杠，滾杠與管片之間加一層鋼板以防混凝土被局部壓壞，滾杠在管片側(cè)面的中心處，具體見圖4。

3 試驗結(jié)果比較

端部平放時的撓度隨千斤頂?shù)募虞d變化情況見圖5，端部有滾杠時撓度隨千斤頂?shù)募虞d變化情況見圖6。其中3-7為上側(cè)中心千斤頂?shù)募虞d值，2-3為管片中心螺栓孔處的撓度變化值。

從上述表1和圖5與圖6可以看出端部平放時撓度每增加一個單位，加載力增加90KN，而端部有滾杠時的撓度每增加一個單位荷載增加40KN，即后者隨荷載的增加撓度變化更快。

4 結(jié)論

(1)從上述可知管片在不同加載方式不同支撐下，其變形承載力也是不一樣的，端部平放時其承受900×3=2700KN時其撓度為9.88cm;端部加滾杠后在其承載力750×3=2250KN下其中心撓度已達到18.23cm，遠(yuǎn)大于平放時的變形。

(2)端部固結(jié)的越好，(如平放在臺座上)其撓度變化越小，承載能力也越大;反之端部活動性越好，其上部撓度變化就越大，承載力越小。

(3)從回歸曲線上可以看出端部平放時卸荷后基本能回到原點，而固結(jié)不好的滾杠時其卸荷后有很大的撓度不能回彈，說明其破壞也比平放時要大。

(4)端部固結(jié)的越好，其回彈能力越強 。

參考文獻

[1]中華人民共和國建設(shè)部. GB50152—92混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[2]中華人民共和國建設(shè)部. GB50299～1999地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社，1999.

[3]中華人民共和國建設(shè)部.GB50164～92混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京:中國計劃出版社，1992.

作者簡介:

呂青山，碩士，主要從事地下結(jié)構(gòu)的施工和學(xué)習(xí)。E-mail:lvqingshan86@163.com

基金項目:沈陽市科技局、財政局資助項目(2007GX—47)