沉管隧道節(jié)段接頭剪力鍵破壞狀態(tài)與機(jī)理研究*
胡指南，謝永利，來弘鵬，晏長(zhǎng)根
- 摘 要
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（長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，西安 710064）［摘要］為研究港珠澳大橋沉管隧道節(jié)段接頭剪力鍵破壞狀態(tài)與機(jī)理，采用ANSYS軟件對(duì)沉管節(jié)段在縱、橫向地基不均勻沉降與不均勻回淤荷載作用下的彎曲與扭轉(zhuǎn)工況進(jìn)行三維數(shù)值模擬。同時(shí)，以長(zhǎng)安大學(xué)路基沉降試驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ)，對(duì)沉管隧道的3個(gè)節(jié)段進(jìn)行了縮尺比為1∶4.69的大比尺沉管節(jié)段模型試驗(yàn)。對(duì)比數(shù)值模擬與試驗(yàn)得到的剪力鍵剪力結(jié)果得出，彎曲與扭轉(zhuǎn)工況中豎向剪力鍵起主要作用，彎曲工況中剪力鍵受力狀態(tài)為彎剪，扭轉(zhuǎn)工況中剪力鍵存在“剪滯效應(yīng)”。通過對(duì)豎向剪力鍵應(yīng)力矢量的分析，并結(jié)合剪力鍵的破壞特征與破壞過程，提出剪力鍵的破壞機(jī)理。最后，對(duì)剪力鍵的設(shè)計(jì)提出了相應(yīng)優(yōu)化建議。［關(guān)鍵詞］港珠澳大橋; 沉管隧道; 節(jié)段接頭; 剪力鍵; 破壞狀態(tài)中圖分類號(hào)：U459.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-848X(2015)01-0077-05Research on failure state and mechanism of shear key of segmental joint in immersed tunnelHu Zhinan, Xie Yongli, Lai Hongpeng, Yan Changgen(College of Highway, Chang’an University, Xi’an 710064, China)Abstract: In order to research failure states and mechanisms of shear keys of segmental joints in immersed tunnel of the Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge, the three dimensional numerical simulation by ANSYS software was adopted to simulate working conditions of bending and twisting of immersed tunnel segments caused by longitudinal and transverse uneven foundation settlements as well as uneven back-filling loading. At the same time, large-scale immersed tunnel segmental model tests with scale ratio of 1∶4.69 was carried out on three immersed tunnel segments based on a subgrade settlement experimental platform of Chang’an University. Comparing shearing force results of shear keys from numerical models and tests, it can be seen that vertical shear keys play main role under bending and twisting working conditions. Shearing status of shear keys under bending working condition is bending and shearing, while shearing lag effect exists in twisting working condition. Furthermore, failure mechanisms of shear keys were obtained through analyzing vector diagrams, failure characteristics and failure process of vertical shear keys. Based on this, structural optimizing measures on shear key design were put forward.Keywords: Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge; immersed tunnel; segmental joint; shear key; failure state*國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAG07B01)。作者簡(jiǎn)介：胡指南，博士研究生，Email: huzhinan001@163.com。參考文獻(xiàn)［1］鐘輝虹，李樹光，劉學(xué)山，等.沉管隧道研究綜述［J］.市政技術(shù)，2007，25(6)：490-494.［2］IOANNIS A, NIKOS G, VASILEIOS D, et al. Behavior of deep immersed tunnel under combined normal fault rupture deformation and subsequent seismic shaking ［J］. Bull Earthquake Engineering, 2008(6): 213-239.［3］衛(wèi)星，肖林，邵柯夫，等.鋼混組合結(jié)構(gòu)PBL剪力鍵疲勞壽命試驗(yàn)［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2013，26(6)：96-102.［4］LUNNISS R, BABER J. Immersed tunnels ［M］. Boca Raton: CRC Press, 2013.［5］王振海，李喬，趙燦暉.PBL剪力鍵破壞形態(tài)及極限承載力試驗(yàn)研究［J］.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2011，31(5)：517-522.［6］張清華，李喬，唐亮.橋塔鋼-混凝土結(jié)合段剪力鍵破壞機(jī)理及極限承載力［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2007，20(1)：85-90.［7］肖林，強(qiáng)士中，李小珍，等.考慮開孔鋼板厚度的PBL剪力鍵力學(xué)性能研究［J］.工程力學(xué)，2012，29(8)：282-288.［8］姜杰. 沉管接頭鋼剪力鍵的試驗(yàn)與設(shè)計(jì)［J］. 現(xiàn)代隧道技術(shù)，2001，38(4)：40-43.［9］錢兆民.剪力鍵槽應(yīng)力分析的探討［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1984(1)：18-24.［10］張心鳳，蔣星科.珠海港高欄港區(qū)航道回淤估算研究［J］.廣東水利水電，2009(12)：8-9.［11］潘永仁，彭俊，SAITO N.上海外環(huán)沉管隧道管段基礎(chǔ)壓砂法施工技術(shù)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2004，41(1)：41-45.［12］王永東，趙煜，孫長(zhǎng)海.沉管隧道GINA型止水帶變形分析及使用壽命預(yù)測(cè)［C］//2007年全國(guó)公路隧道學(xué)術(shù)會(huì)議論文集. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2007：129-134.［13］管敏鑫.沉管隧道在越江工程中的地位以及有關(guān)的新認(rèn)識(shí)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2004，41(1)：1-4.［14］胡指南.沉管隧道節(jié)段接頭剪力鍵結(jié)構(gòu)形式與受力特性研究［D］. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2013.［15］劉建飛，賀維國(guó)，曾進(jìn)群.靜力作用下沉管隧道三維數(shù)值模擬［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007，44(1)：5-9.
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