连接构造对混凝土管节接头受力特性影响研究

钟祖良，李 洋，刁小军

（1.重庆大学土木工程学院，400045，重庆；2.库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心（重庆），400045，重庆）

管节接头是顶管工程中连接前后管节的关键结构，由相邻管节的端部、衬垫、套环和密封橡胶圈等部分组成。相较于管节本身，接头处是管道的薄弱部位，顶管工程中的绝大多数破坏都是发生在接头位置。顶管接头的受力特性关乎顶管的结构安全和正常使用，为了探究衬垫和套环的材料参数及尺寸对顶管接头受力特性的影响，基于重庆市观景口水利枢纽2号无压隧洞顶管工程建立了数值分析模型，根据衬垫和套环的厚度、泊松比、弹性模量的不同设置了多种工况，获得接头承口、插口以及套环轴向应力在不同衬垫及套环参数下的变化规律，基于分析结果为顶管接头衬垫和套环的材料选择和尺寸设置提出设计建议。

一、工程概况

观景口水利枢纽2号无压隧洞为里程桩号K3+385～K4+526，隧洞埋深变化范围4～210 m。2号隧洞穿越的岩层主要是砂岩、泥质砂岩、泥岩和部分石灰岩，沿线存在岩溶、断层及破碎带等不良地质条件。

本段隧洞采用硬岩顶管施工方法，使用定制的泥水平衡型顶管机。顶管机最大开挖直径3.22 m，主顶系统可以实现2100t的极限顶力，中继间可实现1700t的极限顶力。该工程配套的顶管管节内径2.65 m，外径3.17 m，管节厚度0.26 m，单管管长2.5 m。

二、数值模型的建立

1.模型尺寸与材料参数

本顶管工程采用的顶管接头结构构造如图1所示。单个顶管接头结构主要由前一根管节尾部的承口、后一根管节前部的插口、管节间的柔性衬垫、锚固于管节承口的套环以及黏结于插口凹槽处的两道止水密封橡胶圈组成。……