盾构隧道复合管片环向直螺栓接头抗弯性能的影响因素研究

摘要

基于现有地铁盾构隧道衬砌结构建立了复合管片及环向直螺栓接头的三维精细化数值模型,采用有限元对地铁盾构隧道复合管片直螺栓接头的力学性能进行了数值模拟计算。针对复合管片的直螺栓接头,分别研究了螺栓预紧力、复合管片钢壳厚度、荷载组合等对张开量和抗弯性能的影响,探讨了管片及接头的应力分布,并进一步总结了各因素对直螺栓接头抗弯性能的影响,为确定复合管片环向直螺栓接头的抗弯刚度提供了新的参考。数值计算结果表明:复合管片直螺栓接头的抗弯刚度随着外荷载的变化而变化,并表现出明显的非线性;相同的荷载条件下,复合管片钢壳越厚,螺栓应力越低,接头张开量越小;采用不同等级螺栓时,接头弯矩值较低时管片接头张开量差别较小,弯矩值较高时螺栓接头抗弯刚度与螺栓等级呈现出较大的相关性,即螺栓等级越高,接头张开量越小。