装配式隧道圆形和方形钢榫接头抗弯性能大尺寸试验

摘要

接头是装配式隧道建设和运营阶段最为薄弱和关键的部位，其设计及力学性能评估是一项必要的研究工作。为评估圆形和方形钢榫接头的抗弯性能，开展了大尺寸接头抗弯试验，研究了接头在荷载作用下的竖向挠度、接缝张开量及应变变化规律，探讨了其接头旋转角、延性、断裂韧性及破坏模式。研究结果表明：圆形钢榫接头的承载能力弱于方形钢榫接头，极限荷载及其对应的挠度分别比方形钢榫接头小77.71 kN和6.797 mm;同一荷载水平下，方形钢榫接头的张开量和旋转角更小，其抗变形能力强于圆形钢榫接头；2种钢榫接头的混凝土和钢筋应变响应规律在整体上相似，但方形钢榫接头的最大压应变仅为圆形钢榫接头的15%;圆形钢榫接头表现出渐进失效行为，其挠度延性指数和旋转延性指数分别是方形钢榫接头的2.28倍和1.98倍，且最终旋转角和单位荷载下旋转角增量均小于方形钢榫接头；2种钢榫接头受压弯曲时，圆形钢柱将荷载传递至接头底部，使混凝土受拉区破坏过大，主要表现出拉弯破坏模式，而方形钢柱联合更多承压区混凝土受荷，使承压区混凝土破损面积为圆形钢榫接头的3倍左右，主要表现出压弯破坏模式。研究结果可为装配式矩形隧道的接头设计提供参考。