2023·11·Building Construction 2338
钢板加固盾构隧道接头受力性能分析
吕延豪 1 娄英豪 1 甘海杰 2 王金龙 1 孙雪兵 1
1. 中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北 武汉 430063；2. 同济大学地下建筑与工程系 上海 200092
摘要： 纵缝为粘贴钢板加固盾构隧道衬砌结构的薄弱位置，为研究界面锚栓对钢板加固纵缝接头受力性能的影响，基
于所开展的正负弯矩工况下钢板加固接头试验结果，针对界面锚栓排数开展数值参数分析研究，得到如下几点结论：
正弯矩钢板加固接头的转角刚度和承载力等随界面锚栓排数增大而增大，当参数达到一定水平后，界面锚栓在接头整
体破坏前不发生屈服；负弯矩钢板加固接头性能受锚栓排数的影响较小。
关键词： 钢板加固；盾构隧道；接头受力；性能分析
中图分类号：
U 455.4 3 文献标志码： A 文章编号： 1004- 1001(2023)11- 2338-0 3 DOI： 1 0.1 4144/j. c nki. jz sg .2 023.1 1.0 55
Analysis of Mechanical Performance of Shield Tunnel Joint Reinforced
by Steel Plates
LÜ Yanhao 1 LOU Yinghao 1 GAN Haijie 2 WANG Jinlong 1 SUN Xuebing 1
1. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, Hubei, China;
2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
Abstract: Longitudinal joint is the weak position of shield tunnel lining structure strengthened by bonding steel plate. In
order to study the influence of interface anchor bolt on the mechanical performance of longitudinal joint strengthened
by steel plates, based on the test results of joint strengthened by steel plates under positive and negative moment
conditions, numerical parameter analysis is carried out for the number of rows of interface anchor bolt. The conclusions
are as follows: the corner stiffness and bearing capacity of the joint strengthened by positive moment steel plate increase
with the increase of the number of interface anchor rows, and when the parameters reach a certain level, the interface
anchor does not yield before the joint is destroyed; the performance of the joint strengthened by negative moment steel
plate is less affected by the number of anchor rows.
Keywords:
s te el p la te r e in fo rc em ent; s h ie ld tu nnel; jo in t s tr e ss; p erfo rm ance a naly sis
结 果表明结构破坏模式为纵缝附近界面黏结失效造成的整
体 结构失稳，表明加固纵缝接头为加固结构的薄弱位置。
盾 构隧道纵缝接头受力性能的相关试验和数值研究
基 本明确了纵缝接头的破坏机理。柳献等
[5 ]针 对复合型材
加 固接头和FR P加 固接头开展了正负弯矩工况下的接头试
验 研究；周书扬
[6 ]通 过建立钢板加固盾构隧道纵缝接头的
三 维数值模型，研究了加固接头的破坏特征和后续承载性
能 ，认为钢板厚度和加固范围对接头性能影响较大，而膨
胀 螺栓的影响较小。当前对于盾构隧道钢板加固纵缝接头
受 力性能的数值研究尚且较少，能够为接头试验提供的参
数 分析作用也较为有限。为进一步探明钢板加固接头的破
坏 机理和承载性能，并研究影响接头受力的关键因素
，本
文 在钢板加固接头试验结果的基础上，通过数值手段，针
对 界面锚栓布置排数开展参数分析研究。
1 数值模型
1.1 试验概况
本 研究基于某地铁区间的深埋盾构隧道管片建立钢
板 加固纵缝接头有限元计算模型，衬砌环外径6.2 m 、 内
城
市地铁隧道最常见的修建方法为盾构法，单环盾构
隧 道衬砌结构通常由若干块管片通过螺栓等形式的接头连
接 成环，纵缝接头的存在削弱了整环衬砌结构的刚度
[1 ]。
由 于长期运营，地铁隧道不可避免地出现结构病害，包括
管 片破损、错台等，严重危害着盾构隧道结构的安全性和
可 靠性
[2 ]。 因此，针对盾构隧道，尤其是纵缝接头进行加
固 修复是当前地铁运营维护中亟需解决的问题。
粘 贴材料加固法是目前较常见的盾构隧道加固方法之
一 ，主要材料包括钢板和复合型材等。其中，粘贴钢板加
固 法在隧道管片内部施作钢板，通过化学锚栓等对其进行
固 定，并在界面处填充环氧树脂结构胶。柳献等
[3 ]、 Zhan g
等
[ 4 ]针 对内张钢圈加固盾构隧道结构开展整环足尺试验，
基金项目：中铁第四勘查设计院集团有限公司科技研究
项 目（TSY 2021Q T049） 。
作 者简介：吕延豪（1979— ），男，本科，高级工程师。
通 信地址：湖北省武汉市武昌区和平大道745号
（ 430063） 。
电 子邮箱：80162851@ qq.c o m
收 稿日期：2023-0 7-0 4
科学研
钢板加固盾构隧道接头受力性能分析（论文）.pdf
