盾构隧道管片接头抗弯刚度简化计算方法研究

陈 翰， 张茜珍

（1.中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津300308；2.中铁隧道勘测设计院有限公司，天津300133；3.天津市地下铁道集团有限公司，天津300000）

盾构法隧道诞生于19世纪初的英国，泰晤士河隧道作为世界上第一座盾构法隧道，具有里程碑意义[1]。在环境控制要求严格的城市内施工，盾构法具有地面影响小、机械化程度高、施工进度快等显著优势。大量接头的存在是盾构隧道最为显著的特征，管片接头部位既是隧道变形相对薄弱的部位，又是隧道结构病害高发部位，接头刚度的大小对管片整体力学性能的发挥起着至关重要的作用［2～3］。

在盾构隧道管片结构的计算模型中，分别采用kθ、kn、kv表示管片接头的抗弯、抗压及抗剪刚度，其中最能体现接头性能的参数是接头抗弯刚度kθ，定义为接头处产生单位转角对应的弯矩[4]。前期研究［5～7］主要针对接头附近区域或相邻2个管片，未考虑埋深、土体侧压力系数等影响因素，一些学者通过改变结构轴力、弯矩、偏心距等来体现埋深等因素的影响，但不够直接，与管片的真实受力状况存在差别，无法体现正、负弯矩区域接头性能。

本文通过整环管片的有限元模拟，突破前期学者研究的瓶颈，分析埋深、土体侧压力系数等因素对接头抗弯刚度的影响，将二维的弯矩-接头转角关系曲线拓展为弯矩-接头转角-侧压力系数三维曲面，通过三维曲面的拟合函数推导出正、负弯矩区域接头抗弯刚度在不同侧压力系数下的简化计算公式。……