盾构法下穿施工对既有隧道管片接头静动力特性的影响研究

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.