大直径盾构隧道斜螺栓-凹凸榫环缝剪切特性足尺试验研究

摘要

为分析大直径盾构隧道纵向连接发展规律,以济南黄河隧道工程为依托,设计管片足尺试验,通过环缝错台量-剪轴比关系及螺栓应变-剪轴比关系,研究大直径盾构隧道(外径15.2 m)环缝接头剪切变形规律及螺栓应变变化规律。根据试验结果,将环缝剪切划分为4个阶段:摩擦阶段(剪轴比0~0.17)、间隙闭合阶段(螺栓顺剪0.17~0.88,螺栓逆剪0.17~0.67)、强化阶段(螺栓顺剪0.88~,螺栓逆剪0.67~0.98)及破坏阶段(螺栓逆减0.98~)。结果表明,逆剪螺栓接头较顺剪螺栓接头更早进入强化阶段,逆剪螺栓接头的破坏剪轴比约为0.98;螺栓逆剪工况接头的抗剪效果低于螺栓顺剪工况,建议施工中错台量宜取12 mm作为控制指标;环缝错台曲线与螺栓应变曲线斜率变化时剪轴比具有一致性,验证了上述各阶段划分的合理性;根据螺栓各应变测点应变发展情况,明确了逆剪螺栓塑性区位置。