【《结合面状况对排水盾构隧道衬砌力学性能的影响分析》1800字】

结合面状况对排水盾构隧道衬砌力学性能的影响分析目录TOC\o"1-3"\h\u9719结合面状况对排水盾构隧道衬砌力学性能的影响分析 [71]。复合结构是指在管片与二衬之间光滑或存在防水材料，结构之间仅传递径向压力，不传递剪切力。而叠合结构是指管片表面粗糙，二衬混凝土浇筑进管片手孔、吊装孔等位置，使得管片与二衬两者之间存在一定粘结力，结构之间可以传递径向压力与部分剪力。故将模型结合面切向弹簧刚度kt设置为0，以模拟结合面复合结构层间不传递剪切力的特点。并取0.5倍，2倍原切向弹簧刚度kt0进行对比计算。设置结合面径向杆单元ky值统一为3.80×1010N/m，不同工况结合面kt值如表4-9所示。表4-9不同组合结构的层间切向弹簧抗弯刚度值复合结构叠合结构切向弹簧刚度kt（×1000.791.583.161.1结合面切向弹簧刚度对结构轴力的影响断面在kt为0以及2kt0情况下的轴力计算云图如图4-31~4-32所示。（a）管片轴力（内水压0MPa）（b）二衬轴力（内水压0MPa）（c）管片轴力（内水压0.4MPa）（d）二衬轴力（内水压0.4MPa）图4-31复合结构轴力计算云图（单位：N）（a）管片轴力（内水压0MPa）（b）二衬轴力（内水压0MPa）（c）管片轴力（内水压0.4MPa）（d）二衬轴力（内水压0.4MPa）图4-32kt=2kt0的结构轴力计算云图（单位：N）将轴力计算结果汇总到表4-10中。表4-10不同结合面切向弹簧刚度及内水压条件下的结构轴力极值内水压（MPa）kt/kt0管片（kN）二衬（kN）最大轴力最小轴力最大轴力最小轴力00-416.56-218.07-40.87-6.610.5-420.23-242.55-31.551.051-420.55-242.49-31.611.852-420.85-242.44-31.372.330.40-193.04-17.08201.85235.500.5-190.161.11199.05232.661-188.79-0.35196.33230.962-188.10-1.43191.57229.97（a）管片最大轴压力（b）管片最小轴压力图4-33不同kt条件下管片轴力极值变化曲线（a）二衬最大轴拉力（b）二衬最小轴拉力图4-34不同kt条件下二衬轴力极值变化曲线由图4-33，4-34可知，当结构内水压为0MPa时，kt由0增大到2kt0，kt=0的最大管片轴力为-416.56kN，最大二衬轴拉力为-6.61kN，kt=2kt0的最大管片轴力为-420.85kN，上升1.29kN，最大二衬轴拉力为2.33kN，上升8.94kN。可以看到无内水压时，随着kt的增大，管片与二衬的轴力均有增大。且kt由0增大到0.5kt0，即复合结构变化到叠合结构时，管片与二衬的轴力增大较为明显，而当叠合结构kt值改变时，结构轴力的变化较为缓慢。当结构内水压为0.4MPa时，kt由0增大到2kt0，kt=0的最大管片轴力为-193.04kN，最大二衬轴拉力为201.85kN，kt=2kt0的最大管片轴力为-188.10kN，下降1.94kN，最大二衬轴拉力为191.57kN，下降7.28kN。在有内水压的情况下，随着kt的增大，二衬更容易将内水压力分担给管片，故二衬承担的轴拉力减小，管片轴压力也减小。且随着kt的改变，管片与二衬的轴力变化较为均匀。故结构内水压较大时，kt的增加有利于减小二衬所受轴力，对于双层衬砌排水隧道，一定程度上提高管片与二衬之间的粘结力对于结构承载是有利的。1.2结合面切向弹簧刚度对结构弯矩的影响断面在kt为0以及2kt0的弯矩计算云图如图4-35~4-36所示。（a）管片弯矩（内水压0MPa）（b）二衬弯矩（内水压0MPa）（c）管片弯矩（内水压0.4MPa）（d）二衬弯矩（内水压0.4MPa）图4-35复合结构弯矩计算云图（单位：N）（a）管片弯矩（内水压0MPa）（b）二衬弯矩（内水压0MPa）（c）管片弯矩（内水压0.4MPa）（d）二衬弯矩（内水压0.4MPa）图4-36kt=2kt0的结构弯矩计算云图（单位：N）将弯矩计算结果汇总到表4-11中。表4-11不同结合面切向弹簧刚度及内水压条件下的结构弯矩极值内水压（MPa）kt/kt0管片（kN）二衬（kN）最大正弯矩最大负弯矩最大正弯矩最大负弯矩0048.93-49.496.96-6.490.548.99-51.136.90-6.39148.99-51.176.90-6.38248.99-51.196.90-6.380.4050.60-51.116.51-6.040.550.54-50.716.65-6.17150.53-50.736.66-6.17250.52-50.756.66-6.17（a）管片最大正弯矩（b）管片最大负弯矩图4-37不同kt条件下管片弯矩极值变化曲线（a）二衬最大正弯矩（b）二衬最大负弯矩图4-38不同kt条件下管片轴力极值变化曲线由图4-37、4-38可得，当结构内水压为0MPa时，kt=0的管片最大正弯矩为48.93kN·m，二衬最大正弯矩为6.96kN，kt=0.5kt0时的管片最大正弯矩为48.99kN·m，上升0.06kN·m，二衬最大正弯矩为6.90kN·m，下降0.06kN·m。可以看到无内水压时，kt由0增大到0.5kt0，即复合结构变化到叠合结构，管片弯矩增大，二衬弯矩减小，而叠合结构的kt改变对结构弯矩无太大影响。当结构内水压为0.4MPa时，kt=0的管片最大正弯矩为50.60kN·m，二衬最大正弯矩为6.51kN·m，kt=2kt0的管片最大正弯矩为50.52