深埋排水盾构隧道高刚性管片接头力学性能试验研究

摘要

为满足深埋排水盾构隧道在高内水压和高水土压力作用下的特殊工作要求,需要采用高刚性的接头连接形式对盾构隧道管片进行可靠连接。拟采用一种在手孔内部全面包钢的"口字型"铸铁件及与之连接的锚筋作为接头预埋件结构体系,以满足接头的刚度要求。由于接头的特殊形式,对于其力学性能尚缺乏充足的研究。文章对其展开了接头力学试验,分析了该接头结构形式的变形特性、承载力以及破坏模式。研究结果表明,管片接头承载力满足各设计工况荷载要求,当轴力为0时,极限抗弯承载力为1 494 kN·m。管片接头转角受所受弯矩和轴力控制,当轴力一定时,转角随着弯矩的增大而增大;而当弯矩一定时,转角随着轴力的增大而减小。在接头弯矩增加且轴力保持为0时,接头挠度、转角、螺栓应力、锚筋应力均呈现明显的双线性特征,当接头弯矩小于1 144 kN·m时,接头刚度较小;当弯矩大于1 144 kN·m时,接头刚度增大。由此可以得出当接头所受轴力为0时,接头弯矩值达到1 144 kN·m后嵌缝混凝土接触。各设计工况下中手孔周围裂缝发展情况较轻微,最大裂缝宽度不大于0.2 mm,满足深埋排水隧道的使用要求。接头的破坏是由螺栓的屈服引起的,螺栓受拉屈服后,接头截面受压区迅速减小,嵌缝混凝土接触造成接缝上表面混凝土压碎、剥落。