力学季刊

作者：王震, 余朔, 何益龙, 严佳佳

关键词：盾构隧道；拱腰管片；开裂形态；弯曲荷载；锈胀压力

管片是地铁盾构隧道外部的衬砌结构，受外部荷载及锈胀压力影响会出现不同程度的裂缝，而管片的开裂会严重降低结构的刚度及承载性能．为了明确弯曲荷载及锈胀压力作用下盾构隧道拱腰管片内部的开裂形态分布规律，采用CDM-XFEM (Continuum Damage Mechanics-Extended Finite Element Methods)方法计算了拱腰管片受弯曲荷载作用下的表面开裂形态，并通过足尺试验进行了验证；通过均匀离散化钢筋锈层，基于厚壁圆筒模型推导了管片的不规则锈层-锈胀压力转化方程，在此基础上计算了不同弯曲荷载作用下锈蚀管片内部的开裂形态．研究表明：在弯曲荷载作用下，管片的外弧面呈三条贯通曲线裂缝，而锈胀裂缝在管片钢筋两侧呈波浪状分布形态．当管片弯矩从220 kN·m增大到320 kN·m时，不同区域裂缝处截面的锈胀裂缝横跨度分别增大了27 %、51 %、37 %，说明弯矩的增加对管片中间裂缝处截面的锈胀开裂影响最大．在相同弯矩下各个钢筋的锈裂角曲线形态基本相同，说明弯曲荷载对管片锈裂角影响较小．

来源：2024年第4期

《力学季刊》期刊编辑部

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