错缝输水盾构隧道衬砌力学性能试验研究（论文）.pdf

·213 · 错缝输水盾构隧道衬砌力学性能试验研究 王振宇 1， 赵佶彬 2， 胡 玺 3， 徐 骞 1， 柳 献 2 （1.中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，200092，上海；2. 同济大学土木工程学院， 200092，上海；3.三门核电有限公司，317100，浙江三门） 摘 要： 针对三门核电站二期取排水盾构隧道工程设计问题，通过接头足尺试验，研究错缝拼装管片的 受力性能，包括极限承载能力和破坏模式，利用单环压弯试验进行对比分析，探讨错缝与通缝衬砌在受力性 能上的区别。主要结论为：（ 1）一般负弯矩纵缝接头处的弯矩传递系数相对较大；（ 2）对错缝拼装的衬砌 而言，环缝和管片本体的破坏更易发生，而不会先发生纵缝破坏；（ 3）环间弯矩传递系数会随纵向力的上 升而逐渐增大。 关键词： 输水隧道；盾构隧道；错缝拼装；弯矩传递 中图分类号：TU 923 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2022)02-0213-05 TEST RESEARCH ON MECHANICAL PROPERTY OF STAGGERED JOINT WATER CONVEYANCE SHIELD TUNNEL LINING MASONRY WANG Zhen-yu 1, ZHAO Ji-bin 2, HU Xi 3, XU Qian 1, LIU Xian 2 (1.China Power Engineering Consulting Group East China Electric Power Design Institute Co., Ltd., 200092, Shanghai, China; 2. School of Civil Engineering, Tongji University, 200092, Shanghai, China; 3. Sanmen Nuclear Power Company, 317100, Sanmen, Zhejiang, China ） Abstract: Considering problems in the water supply and drainage shield tunnel design of Sanmen nuclear power station phase II project, full-size joint test was carried out to research the mechanical property of staggered joint assembly tunnel segment, including limit bearing capacity and damage mode, and single-ring pressure bending test was conducted for contrastive analysis to discuss the mechanical property difference of staggered joint and through joint. This paper got some main conclusions, such as (1) the bending transfer coefficient at negative bending moment longitudinal joint is relatively big; (2) for staggered joint assembly lining masonry, damage of ring joint and tunnel segment itself happens more frequently, and longitudinal joint damage is rare; (3) bending moment transfer coefficient among rings increases after the increase of longitudinal force. Keywords: water conveying tunnel; shield tunnel; staggered assembly; bending moment transfer 目前设计错缝拼装的盾构隧道时，一般使用修正 惯用法进行计算，需确定弯矩传递系数 ξ，普遍根据 规范、工程经验对其取值 [1]；然而更准确的方法是利 用试验等直接研究。沈碧伟等 [2]依托上海青草沙输 水隧道管片试验，分析弯矩调整系数与环向受力与轴 向力之间的关系，得到了弯矩调整系数计算公式。朱 瑶宏等 [3]通过整环足尺试验，研究结构埋深、侧压 力系数及纵向力等因素对于结构内力和修正惯用法 设计参数取值的影响。朱瑶宏等 [4]针对宁波错缝拼 装管片的极限承载力和力学行为规律，开展了三环压 弯试验，分析了错缝拼装管片的受力特征和环间力传 递作用。 除传统的圆形隧道外，近年来也有一些关于异形 盾构隧道的研究。朱叶艇 [5]对类矩形盾构隧道进行 原型三环管片试验研究，探讨其弯矩传递特性，给出 了各接头的弯矩传递系数范围。张维熙等 [6]采用三 环错缝拼装管片试验，研究类矩形错缝盾构隧道的环 间传力机制，探索了其弯矩传递效应，并提出类矩形 隧道环间传力的局限性及薄弱点。 但是，目前针对错缝效应的试验仍然较少，需要 开展更多研究。本文以三门核电站二期取排水盾构隧 道工程为工程背景，进行接头足尺试验研究，包括错 缝夹片试验（三环压弯）和纵缝压弯试验（单环压弯）， 以研究错缝拼装盾构隧道衬砌的受力性能、极限承载 力及破坏特征，得到弯矩传递系数及其影响因素，并 通过与单环试验结果对比得到错缝衬砌区别于通缝衬 砌的力学性能特点。 1 工程概况 三门核电厂二期项目拟建 3，4号机组工程需要 收稿日期： 2021-10-11 基金项目： 国家自然科学基金项目 (51578409) 作者简介： 王振宇 (1969— )，男，上海人，教授级高级工程师， 硕 士， e-mail:1877@ecepdi.com. 万方数据 1? Architecture Technology 1\ 53 思1\ 2 2022 2 Vol.53 No.2 Feb. 2022 ·214 · 建造水工部分建构筑物，包括循环水系统、废水处理 系统和循环水加氯系统，其中取水构筑物（含取水头 部、自流引水管）和排水构筑物（含排水头部、排水 隧道）的水工隧道拟采用盾构法建造。取排水隧道拟 采用内径为6 200 mm的盾构法隧道，平均