管片接头

摘要： 为实现地下隧道管片接头转角变化的远程监测,提出了一种基于物联网平台的电位式位移感知装置设计。通过空间几何关系将位移变化量由角度关系转化为电信号输出,由电位器连接两根导杆以一定角度固定在管片两侧。基于Arduino平台和ESP8266无线技术,设计出一种可实现线上数据分析的系统,给出了硬件搭建和程序设计,通过贝壳物联实现远程监测,并将实时数据发送给用户,验证了该测试的可行性。结果表明,该设计方案可以实时监测隧道管片接头转角。

摘要： 由于盾构隧道管片接头刚度影响因素繁多复杂,使得缩尺模型管片接头制作困难、模拟效果较差。为此,提出一种采用特制弹簧与预埋螺栓共同工作的管片接头模拟方法来模拟原型管片接头,并分别对该方法设计的模型管片接头以及原型管片螺栓连接接头的轴向、剪切及弯曲刚度进行计算分析。通过对比分析可以得出设计管片模型接头与原型管片螺栓连接接头的等效条件,在满足上述等效条件的情况下,经相似关系换算可认为缩尺模型管片接头刚度与原型管片接头刚度满足试验设定的相似关系。最后,采用堆载试验对模型管片进行可行性验证。经理论分析及模型试验表明:提出的盾构隧道管片接头缩尺试验模拟方法可使模型接头刚度等效于原型管片接头,能较为全面地满足模拟原型管片的要求。

摘要： 通过理论分析与数值计算,对盾构隧道管片接头螺栓的受力展开了详细研究,结果表明,工程设计中常用的螺栓内力计算方法适用于直螺栓接头,但不适用于弯螺栓接头,在荷载的作用下,弯螺栓承受拉力和弯矩,在相同的外荷载下截面更容易发生屈服,故传统的计算方法偏不安全;进一步分析表明,螺栓与螺栓孔的接触行为对弯螺栓的内力影响很大,特别是弯矩减小,对螺栓的受力有利,但理论计算较为复杂;因此,在进行弯螺栓设计时,采用传统工程设计计算方法进行设计的同时,可结合三维精细化建模和有限元方法进行更仔细的分析,确保连接的安全可靠。

摘要： 以苏通GIL工程为背景,建立三维精细化有限元模型,对盾构隧道斜螺栓-凹凸榫式新型环间接头承受压剪作用时的受力和变形过程进行仿真分析,并通过数值模拟说明其必要性。模型采用实体单元,对盾构隧道环间接头混凝土、螺栓、套筒、垫片等细部结构进行1∶1模拟,基于三维模型对环间接头错台、接头转动及凹凸榫作用等进行分析,并采用接头抗剪足尺试验进行对比验证。结果表明:(1)环间接头在顺剪和逆剪加载条件下,接头错台量曲线的变化规律相近,均呈抛物线+直线形状,但逆剪工况时接头刚度比顺剪低20%;(2)环间接头受剪时会产生转动,转动角随着剪切力增大,最大达0.11 rad,不同剪轴比下纵向力对转动角的影响不同;(3)凹凸榫对接头抗剪性能有10%幅度的强化作用,且不受剪切方向影响;(4)与接头抗剪足尺试验对比表明,三维精细化环间接头模型能反应接头的实际受力变形过程,刚度差在10%左右。

摘要： 依托于国内一地铁盾构隧道,采用有限元软件ABAQUS建立带有定位榫的盾构隧道管片接头三维模型,从管片应力、接缝位移、螺栓内力、定位榫内力与变形四个方面对带有定位榫的盾构隧道管片接头抗弯力学性能进行分析。结果表明:管片压溃区开始于纵缝处并向前后两块夹持管片延伸,最终呈杠铃状;纵缝削弱了其左右两侧0.33 m范围内管片刚度;环缝与纵缝交点错台量和张开量最大;定位榫对螺栓受力状态影响显著,螺栓中部截面角度-7.5°~7.5°区域轴力突然减小,剪力突然增大,两个纵向螺栓轴力分别在弯矩大于300 kN·m和大于600 kN·m时在该区域出现反向现象;定位榫在弯矩作用下内力较小,剪力最大值出现在0°截面处;弯矩越大,定位榫变形量越大,但定位榫不同角度变形量之间的关系基本不受弯矩变化影响。

摘要： 对于隧道管片而言,管片接头部位的力学性能是影响整环衬砌结构承载力的重要因素之一。目前,在对管片进行研究时通常进行了不同程度的简化,但管片与管片之间相互影响,整环衬砌结构实际工作状态存在差异。文章通过建立有限元模型,研究不同简化及整环衬砌结构的管片接头在弹性阶段的力学性能。

摘要： 因盾构隧道接头传力具有显著的接触非线性,接头力学分析一直是盾构隧道结构分析的难点.文章针对盾构隧道管片接头在轴力和弯矩作用下的非线性变形问题,提出一种新的接头力学分析思路,通过引入刚性面假定、基于位移的接头力学建模方法、反平方根滤值函数,建立管片接头正接触非线性力学模型.研究发现:接头具有多种接触状态,反平方根滤值函数可以有效的反映接头正接触非线性;管片接头力学性能可由管片混凝土和螺栓力学性能两部分描述,其中管片混凝土变形能力与位移偏心距有关,螺栓变形能力主要与预紧力有关;从狮子洋和南京长江盾构隧道的试验数据对比来看,接头正接触非线性力学模型是合理的,接头力学模型性能与接头试验结果基本吻合.

摘要： 破坏特征和损伤特性是管片接头失效分析和承载性能研究的重要内容,对于确保其受力安全具有重要意义.文章开展了正负弯矩下管片接头抗弯破坏试验,对接头混凝土裂纹和压溃、螺栓受力和变形及接头位移等宏观破坏特征进行了总结,采用声发射技术对接头混凝土损伤演化过程和分布范围等细观损伤特性进行定量分析.研究结果表明:高轴压下管片接头破坏特征为4条主裂纹、微裂纹和缝面压溃区,随后受压区混凝土压溃;螺栓变形模式以弯曲为主,负弯矩下螺栓形变更加明显;接头破坏过程中声发射计数和能量存在显著峰值,该峰值出现时刻对应破坏现象为接缝面微裂纹向可见裂纹发展,说明此时接头承载状态发生了显著变化;接头损伤垂直于接缝面的分布范围为缝面两侧各0.855h(正弯,h为接头厚度)和0.584h(负弯),沿幅宽方向的分布范围为螺栓两侧各0.2b(b为单颗螺栓所占管片幅宽,即管片幅宽除以接头处螺栓颗数).

摘要： 衬砌管片接头是隧道衬砌结构的薄弱部位,在隧道发生火灾时,容易产生变形、破坏,进而影响整体结构的稳定性及安全性.文章根据现有研究,归纳总结了混凝土和螺栓热工力学参数随温度变化的规律;通过COMSOL Multiphysics软件对3种不同形式的管片接头(直螺栓接头、弯螺栓接头和滑入式接头)的高温性能进行数值模拟.结果 表明:(1)管片升温滞后于环境温度,距离受火面越远,温度变化越小,距受火面30 cm以上,管片温度不变化;(2)管片内侧温度升高引起混凝土膨胀导致管片向外张开,3种接头的张开量随时间和温度的变化规律一致,接头形式对管片最终张开量影响较小;(3)管片温度超过100°C后,接头塑性应变急剧增大,上升速率为:滑入式接头＞直螺栓接头＞弯螺栓接头;接头中螺栓变形破坏主要取决于管片接缝张开量和距受火面的距离,与接头形式没有关系.

摘要： 伴随预制拼装技术的成熟，地下结构向着大跨大断面的结构形式发展。大断面矩形盾构隧道结构具有出色的空间利用率，但其受力情况较圆形结构不利。针对一类带有接头盒的大断面矩形盾构管片接头,为分析评价其接头构造和受力的合理性,基于管片纵缝接头足尺力学试验的结果,采用ABAQUS有限元软件建立了该类盾构管片纵缝接头的三维精细化计算模型.通过一些分析指标,定性定量地评价了在正常使用条件下各个接头的工作性态,研究了正负弯矩工况下接头受力全过程的特征,为接头的构造设计提供了参考.结果表明该精细化模型可实现盾构管片接头受力破坏全过程的模拟,与实际试验结果较为接近.

摘要： 基于多尺度混合建模技术以及非线性接触理论,采用激振函数模拟列车荷载,建立了既有隧道管片结构局部精细化数值计算模型,分析了盾构法正交下穿施工扰动下,既有隧道管片接头的静动力变形特性.结果表明:盾构法下穿施工将引起既有隧道管片衬砌纵向不均匀下沉,并伴有一定的扭转,管片接头变形,螺栓内力,管片应力均表现出波动性增长,上述三项指标峰值出现在既有隧道中部及其前后约6米处的三个典型断面.在下穿施工扰动下,管片拱腰处纵缝接头张开量的增加与拱底环缝接头错台量的增长分别对隧道的防水及螺栓受力不利;螺栓所在位置拉应力集中明显且显著增长,接近管片混凝土极限抗拉强度.在列车荷载作用下,管片接头变形,螺栓内力,管片应力三项指标表现出相似的变化规律,在轮轨经过时,量值迅速增大并产生剧烈波动,其中螺栓剪力和动拉应力在轮轨荷载交替时存在一定叠加效应.

摘要： 目前国内外的盾构隧道都朝着更大直径方向发展.为评价超大直径装配式衬砌结构的接头力学性能,以便于在实际工程中应用,开展了两种超大直径的缩尺模型试验.试验内容分为纵缝直接头偏心受压试验、错缝夹片偏心受压试验和单体管片破坏性试验三类.在详细介绍了模型设计、试验工况和加荷系统等相关内容的基础上,重点分析了管片接头纵缝转角刚度、挠度变形与纵缝张开量、钢筋应力与螺栓受力及裂缝开展情况等.通过试验数据的类比分析,得出了超大直径20.2m盾构隧道装配式衬砌管片接头的一些受力性能与变形规律以及存在的问题.试验结果可指导类似盾构隧道的结构设计.

摘要： 复合材料叠合衬砌是加强各种隧道的一种新型结构形式.这种结构具有强度高、操作轻便、施工效率高、构件所占空间小等优点,特别适合于城市地铁隧道修复时复杂的施工条件.通过复合材料叠合衬砌加固管片接头抗负弯矩试验,对加固前后管片接头的荷载-挠度曲线、荷载-接缝张角、荷载-转角刚度曲线等进行了对比分析,研究了复合构件加固接头的破坏形态.结果表明,加固管片接头在挠度10mm时负弯矩承载力较未加固提高221％,负弯矩极限承载弯矩较未加固提高101％,加固管片接头平均转角刚度较未加固接头提高约4.3倍,复合材料叠合衬砌有效提高了管片接头在负弯矩区的抗弯承载能力和接头转角刚度,可作为隧道管片加固的一种新方法.

摘要： 通过原型盾构管片火灾试验,从温度分布、变形特性以及防水性能等方面对盾构隧道管片接头在火灾条件下的防水性能损伤进行了研究,得到:(1)火灾高温条件下管片接头温度传导以及温度场分布规律;(2)火灾高温条件下管片接头变形规律;(3)火灾高温条件下盾构管片接头防水性能变化规律.

摘要： 三维精细化数值模型有助于深入研究盾构隧道管片接头的力学性能,如何准确地将室内试验和数值模型的边界条件相对应是研究中的关键问题之一.在接头抗弯性能的研究中,轴力偏心距的影响不可忽视,以往研究大多对其进行理想化的处理,因此带来较大误差.针对管片接头压碎试验中轴力施加位置的不确定性进行探讨,证明了通过求解线性方程,并根据数值模拟和试验的偏差来确定初始轴力偏心距的可行性和合理性.并模拟出了管片接头在正负弯矩作用下变形至破坏的全过程,最后对正负弯矩作用下管片接头抗弯试验和三维有限元模拟提出建议.

摘要： 因受到复杂的外部水土压力和较高的内水压力共同作用,单层衬砌盾构法输水隧道具有独特的接头构造.针对上海青草沙输水隧道(岛屿陆域段)单层衬砌管片接头的特点(铸铁手孔,双层螺栓),借助1∶1足尺荷载试验及三维非线性弹塑性数值模拟对单层衬砌输水隧道管片接头的抗弯力学特性进行了研究.获得了单层衬砌输水隧道管片接头在不同接头轴力(拉/压力)、不同接头弯矩(正/负弯矩)和不同螺栓预紧力条件下接头张角及抗弯刚度的变化规律;并获得了环向螺栓轴力随接头弯矩的变化规律及管片接头的变形特性,研究成果可供类似工程借鉴.

摘要： 管片接头是盾构隧道力学性能的薄弱和关键部位.论文基于模糊综合评判法,从抗弯、抗剪以及抗渗三个方面提出了管片接头整体易损性的评价分析方法;在盾构隧道管片接头力学模型基础上,通过蒙特卡洛计算,研究分析了轴力、弯矩、剪力和接头自身健康状况对接头抗弯易损性、抗剪易损性以及抗渗易损性的影响,并以此确定了各因素在综合评价方法中的权重;通过实际算例,展示了此评价方法的操作流程,验证了其可行性.

摘要： 基于欧拉曲梁理论,提出了一种新的盾构隧道双层衬砌结构解析分析方法.该方法用考虑层间滑移的双层曲梁模型模拟双层衬砌结构,并参考经典梁-弹簧模型引入接头弹簧考虑外层管片衬砌的接头效应,然后利用状态空间法求得任意土压力荷载和接头分布形式下结构的内力和变形.通过与已有解析解和数值模型的结果对比,验证了本文方法的正确性.利用该方法探讨了不同的接头分布形式对结构内力和变形的影响,并研究了不同接头刚度条件下,双层衬砌变形和内力随层间剪切刚度的变化规律.分析结果表明:(1)增大层间剪切刚度可以增强双层衬砌结构的整体刚度,同时轴力增大,而弯矩减小;(2)接头弯曲刚度的变化对结构弯矩和变形的影响很大,而对轴向压力的影响较小;(3)当接头拉压刚度过小时,层间剪切刚度大的双层衬砌结构会呈现较大的内缩趋势而出现有别于“横鸭蛋”型的变形模式.本文研究成果为盾构隧道双层衬砌的设计提供参考.

摘要： 基于欧拉曲梁理论,提出了一种新的盾构隧道双层衬砌结构解析分析方法.该方法用考虑层间滑移的双层曲梁模型模拟双层衬砌结构,并参考经典梁-弹簧模型引入接头弹簧考虑外层管片衬砌的接头效应,然后利用状态空间法求得任意土压力荷载和接头分布形式下结构的内力和变形.通过与已有解析解和数值模型的结果对比,验证了本文方法的正确性.利用该方法探讨了不同的接头分布形式对结构内力和变形的影响,并研究了不同接头刚度条件下,双层衬砌变形和内力随层间剪切刚度的变化规律.分析结果表明:(1)增大层间剪切刚度可以增强双层衬砌结构的整体刚度,同时轴力增大,而弯矩减小;(2)接头弯曲刚度的变化对结构弯矩和变形的影响很大,而对轴向压力的影响较小;(3)当接头拉压刚度过小时,层间剪切刚度大的双层衬砌结构会呈现较大的内缩趋势而出现有别于“横鸭蛋”型的变形模式.本文研究成果为盾构隧道双层衬砌的设计提供参考.

摘要： 本发明涉及一种带管片螺栓接头盒盾构隧道管片的双道接缝防水装置，用以在盾构隧道中相邻的第一管片和第二管片之间的接缝面进行密封，所述的第一管片通过螺栓与第二管片连接，所述的第一管片在螺栓连接处设有第一管片螺栓接头盒，所述的第二管片在螺栓连接处设有第二管片螺栓接头盒，该防水装置包括设置在接缝面上外弧面侧的第一道防水单元、接缝面上内弧面侧的第二道防水单元以及设置在第一管片螺栓接头盒和第二管片螺栓接头盒周围且与第二道防水单元搭接共同进行密封的接头盒防水单元。与现有技术相比，本发明具有防水能力高、方便实验验证等优点。

摘要： 本发明公开了一种管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法。管片柔性接头包括：第一管片，第一管片上开设有第一连接槽；连接杆的第一端连接有限位凸起，限位凸起位于第一连接槽内，限位凸起的外径大于第一连接槽槽口的口径；第二管片上开设有第二连接槽，第一连接槽与第二连接槽相对设置，连接杆的第二端可旋转地连接在第二连接槽内。管片柔性接头的安装方法将管片柔性接头稳固安装。本发明提供的管片柔性接头及管片柔性接头的安装方法，管片柔性接头可以实现拉伸、压缩、剪切、以及旋转等任意方向的较大运动，允许管片产生一定的张开和错动以适应大的地层变形，保护管片不受损伤，提高管片支护的稳定性，又具有安装便捷的优点。

摘要： 本发明涉及一种带管片螺栓接头盒盾构隧道管片的双道接缝防水装置，用以在盾构隧道中相邻的第一管片和第二管片之间的接缝面进行密封，所述的第一管片通过螺栓与第二管片连接，所述的第一管片在螺栓连接处设有第一管片螺栓接头盒，所述的第二管片在螺栓连接处设有第二管片螺栓接头盒，该防水装置包括设置在接缝面上外弧面侧的第一道防水单元、接缝面上内弧面侧的第二道防水单元以及设置在第一管片螺栓接头盒和第二管片螺栓接头盒周围且与第二道防水单元搭接共同进行密封的接头盒防水单元。与现有技术相比，本发明具有防水能力高、方便实验验证等优点。

摘要： 本实用新型的一种榫接盾构管片及其带榫接头的榫接盾构管片，其片体的两端和两侧具有榫头和榫槽，其两端与两侧具有快速卡接结构，榫接盾构管片组成的管片环与邻接盾构管片组成的管片环在纵向上交替排布从而快速固定相邻的两块盾构管片，相邻的两管片通过榫接头插接，盾构管片之间的咬合更加牢固，管片环不易发生变形，施工方便高效，大大提高了盾构管片的拼接效率，加快了盾构施工进程；另外，榫头和榫槽还具有锚杆孔。盾构管片在安装时，榫头插入榫槽，锚杆穿过锚杆孔固定榫头。

摘要： 本实用新型涉及一种带管片螺栓接头盒盾构隧道管片的双道接缝防水装置，用以在盾构隧道中相邻的第一管片和第二管片之间的接缝面进行密封，所述的第一管片通过螺栓与第二管片连接，所述的第一管片在螺栓连接处设有第一管片螺栓接头盒，所述的第二管片在螺栓连接处设有第二管片螺栓接头盒，该防水装置包括设置在接缝面上外弧面侧的第一道防水单元、接缝面上内弧面侧的第二道防水单元以及设置在第一管片螺栓接头盒和第二管片螺栓接头盒周围且与第二道防水单元搭接共同进行密封的接头盒防水单元。与现有技术相比，本实用新型具有防水能力高、方便实验验证等优点。

摘要： 本发明公开了一种管片接头及管片接头的连接方法。管片接头包括第一管片，第一管片上有容纳槽，容纳槽的槽底有弹性件，容纳槽内有挡块，挡块位于弹性件与容纳槽的槽口之间，挡块上有对齐设置的连接孔和限位孔，连接孔的入口朝向槽口，限位孔的内径沿远离连接孔出口的方向增大；压板和多个限位杆，限位杆位于压板的同一侧，压板抵接在弹性件上，限位杆的末端同时抵接在限位孔的内壁上限定出扣接孔；第二管片上连接有套杆，套杆的末端穿设过连接孔后固定在扣接孔内。管片接头的连接方法用于将管片接头稳固连接。本发明提供的管片接头及管片接头的连接方法，提高了盾构管片接头连接柔性，提高了盾构管片接头的抗剪、抗拉、以及抗弯强度性能。

摘要： 本发明公开了一种矩形盾构隧道的管片接头装置和管片接头构造，所述管片接头装置包括第一接头盒、第二接头盒和连接件；使用时，所述第一端板的外侧面贴合在所述第二端板的外侧面上，且所述第一连接孔与所述第二连接孔对接贯通，所述连接件穿设在所述第一连接孔与所述第二连接上，将所述第一接头盒和所述第二接头盒连接为一体。所述管片接头构造，应用在矩形盾构隧道上相邻的第一管片和第二管片的拼接上，利用所述管片接头装置将所述第一管片和所述第二管片拼接为一体。本发明满足了矩形盾构隧道的管片连接需要，使其能够在矩形盾构隧道的施工及正常使用阶段均能满足结构的安全性及耐久性要求。

摘要： 本发明公开了一种管片接头及管片接头的连接方法。管片接头包括第一管片，第一管片上有容纳槽，容纳槽的槽底有弹性件，容纳槽内有挡块，挡块位于弹性件与容纳槽的槽口之间，挡块上有对齐设置的连接孔和限位孔，连接孔的入口朝向槽口，限位孔的内径沿远离连接孔出口的方向增大；压板和多个限位杆，限位杆位于压板的同一侧，压板抵接在弹性件上，限位杆的末端同时抵接在限位孔的内壁上限定出扣接孔；第二管片上连接有套杆，套杆的末端穿设过连接孔后固定在扣接孔内。管片接头的连接方法用于将管片接头稳固连接。本发明提供的管片接头及管片接头的连接方法，提高了盾构管片接头连接柔性，提高了盾构管片接头的抗剪、抗拉、以及抗弯强度性能。

摘要： 本发明公开了一种矩形盾构隧道的管片接头装置和管片接头构造，所述管片接头装置包括第一接头盒、第二接头盒和连接件；使用时，所述第一端板的外侧面贴合在所述第二端板的外侧面上，且所述第一连接孔与所述第二连接孔对接贯通，所述连接件穿设在所述第一连接孔与所述第二连接上，将所述第一接头盒和所述第二接头盒连接为一体。所述管片接头构造，应用在矩形盾构隧道上相邻的第一管片和第二管片的拼接上，利用所述管片接头装置将所述第一管片和所述第二管片拼接为一体。本发明满足了矩形盾构隧道的管片连接需要，使其能够在矩形盾构隧道的施工及正常使用阶段均能满足结构的安全性及耐久性要求。

摘要： 本发明公开了一种减振型盾构管片接头结构及盾构管片减振方法，盾构管片接头包括密封垫，设置在两块相邻管片接缝处，用于密封和防水作用；还包括耗能垫，设置在所述密封垫与管片之间，为条状弹性体，所述耗能垫的一侧与所述密封垫紧密贴合，另一侧与所述管片紧密贴合；条状耗能单元，一端插入管片的混凝土内部，另一端与所述耗能垫固定连接。本发明一种减振型盾构管片接头结构，在其接头处设计减振构造，使管片拼装之后具有衰减列车运行产生的振动的效果，同时，防止其长期振动开裂，保证了隧道结构的耐久性、安全性。