Joint bending stiffness and internal force calculation of assembled pipe jacking
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摘要: 随着顶管断面尺寸不断增大，管节的运输问题逐渐突显，拼装式顶管技术可以有效解决该问题。在现有拼装式结构接头基础上，提出了拼装式顶管管节横向接头的连接方式，并以螺栓拼装式管节为研究对象，建立了横向接头抗弯刚度计算模型，结合盾构管片梁-弹簧模型，提出了拼装式管节结构计算方法。其内力计算结果表明：拼装式和整体式管节内力分布规律基本一致；拼装式管节的侧壁弯矩小于整体式管节，顶部和底部弯矩大于整体式管节，二者内力无急剧变化；从内力分布与大小看，拼装式管节是可用的。Abstract: With the increasing of the cross section area of pipe jacking, the transportation problem of pipe is becoming more and more serious.And the assembled pipe jacking technology can effectively solve this problem.Based on the existing assembled structural joints, the connection method of the assembled pipe transverse joint is put forward.Then, the bending stiffness model of transverse joint in bolt assembled pipe is established, and the structural calculation method of assembled pipe is put forward with reference to the beam-spring model of shield segment.The results of internal force show that the internal force distribution of assembled and integral pipe is basically the same; the bending moment of the side wall of the assembled pipe is less than that of the integral pipe, while the bending moment at the top and bottom is greater than that of the integral pipe and there is no sharp change in their internal forces; in terms of internal force distribution and value, the assembled pipe is available.
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Key words:
- assembled pipe jacking /
- transverse joint /
- bending stiffness /
- beam-spring model
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表 1 圆形顶管计算参数
Table 1. Parameters of circular pipe jacking
项目 取值 管节几何参数 管节尺寸：内径3.5 m，外径4.14 m，壁厚0.32 m，管节长度b=2.5 m；
接头接缝面尺寸：h1=0.03 m，h2=0.07 m，h3=0.14 m，h4=0.22 m，h5=0.26 m，h6=0.30 m螺栓参数 单侧设置3颗8.8级M30弯曲螺栓，lb=0.55 m，Eb=2.1×105 MPa，fb=640 MPa，抗拉强度为800 MPa，T0=80 kN 管周荷载 q1=95 kPa，q2=119.127 kPa，q3=29.8 kPa，q4=68.126 kPa，自重q5=7.86 kPa 接头荷载及抗弯刚度 M=-132.5 kN·m，N=511.25 kN，根据接头抗弯刚度模型情况(7)，Kθ=25 863.8 (kN·m)/rad 
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表 2 矩形顶管计算参数
Table 2. Parameters of rectangular pipe jacking
项目 取值 管节几何参数 管节尺寸：外尺寸6.9 m×4.2 m，壁厚0.5 m，管节长度b=1.5 m；
接头接缝面尺寸：h1=0.03 m，h2=0.075 m，h3=0.23 m，h4=0.395 m，h5=0.44 m，h6=0.48 m螺栓参数 单侧设置2颗10.9级M36弯曲螺栓，lb=0.55 m，Eb=2.1×105 MPa，fb=900 MPa，抗拉强度为1 000 MPa，T0=80 kN 管周荷载 q1=107 kPa，q2=119 kPa，q3=29.8 kPa，q4=66.918 kPa 接头荷载及抗弯刚度 M= -279.6 kN·m，N=513.6 kN，根据接头抗弯刚度模型情况(7)，Kθ=30 786.2 (kN·m)/rad
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[1] 唐培文. 大断面矩形顶管减阻技术应用研究: 以苏州综合管廊矩形顶管为例[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 198-203. http://dzkjqb.cug.edu.cn/CN/abstract/abstract9990.shtml [2] 冯锐, 张鹏, 苏树尧, 等. 大口径长距离钢顶管注浆减阻技术: 以黄浦江上游水源地连通管工程为例[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 174-180. http://dzkjqb.cug.edu.cn/CN/abstract/abstract10013.shtml [3] 刘嘉淳, 李志华, 谈力昕, 等. 泥水平衡顶管技术在商用高速穿越工程中的应用[J]. 地质科技情报, 2016, 35(2): 28-32. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZKQ201602007.htm [4] 西川和良, 新井英雄, 三上博, 等. 分割型PC推進管の基本性能と適用性について[C]//土木学会論文集. 2004: 205-221. [5] 西川和良, 鈴木明彦, 田中正樹, 等. 分割型PC推進管による曲線推進について[C]//土木学会論文集. 2005: 137-155. [6] 西川和良. 分割型PC推進管の超大口径管推進工法への適用に関する研究[D]. 东京都: 早稻田大学, 2006. [7] 吴全立, 王梦恕, 董新平. 盾构管片接头非线性转动刚度研究[J]. 土木工程学报, 2014, 47(4): 109-114. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201404016.htm [8] 陈周, 韩桂武, 唐培连. 输气管道河流穿越盾构隧道设计技术研究[J]. 地质科技情报, 2016, 35(2): 113-115. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZKQ201602026.htm [9] 周春梅, 王勇, 程月. 武汉地区盾构穿过粉细砂层时地表沉降规律分析及施工参数优化[J]. 地质科技情报, 2018, 37(5): 222-228. [10] 曾东洋, 何川. 盾构隧道衬砌结构内力计算方法的对比分析研究[J]. 地下空间与工程学报, 2005, 1(5): 61-66. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BASE200505012.htm [11] 王忠凯, 徐光黎. 盾构施工对既有建(构)筑地基承载力影响及加固土体稳定性分析[J]. 地质科技通报, 2020, 39(4): 109-116. http://dzkjqb.cug.edu.cn/CN/abstract/abstract10006.shtml [12] Liu Xian, Dong Zibo, Song Wei, et al. Investigation of the structural effect induced by stagger joints in segmental tunnel linings: Direct insight from mechanical behaviors of longitudinal and circumferential joints[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2018, 71: 271-291. doi: 10.1016/j.tust.2017.08.030 [13] Caratelli A, Meda A, Rinaldi Z, et al. On the behavior of radial joints in segmental tunnel linings[J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2018, 71: 180-192. doi: 10.1016/j.tust.2017.08.022 [14] 薛伟辰, 胡翔, 王恒栋. 上海世博园区预制预应力综合管廊力学性能试验研究[J]. 特种结构, 2009, 26(1): 105-108, 116. doi: 10.3969/j.issn.1001-3598.2009.01.027 [15] 胡翔, 薛伟辰. 预制预应力综合管廊受力性能试验研究[J]. 土木工程学报, 2010, 43(5): 37-45. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC201005008.htm [16] 胡翔, 薛伟辰, 王恒栋, 等. 上海世博园区预制预应力综合管廊施工监测与分析[J]. 特种结构, 2009, 26(2): 105-108. doi: 10.3969/j.issn.1001-3598.2009.02.025 [17] 岳树桥, 周质炎, 彭芳乐. 盾构隧道管片插入式快速连接件作用机理分析[J]. 地下空间与工程学报, 2010, 6(3): 98-102. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BASE201003019.htm [18] 袁梦钊, 张姣龙, 曹伟飚, 等. 新型接头盾构管片单环拼装质量几何分析[J]. 现代隧道技术, 2018, 55(增刊2): 69-77. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDSD2018S2007.htm [19] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50010-2010混凝土结构设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2015. [20] Li Xiaojun, Yan Zhiguo, Wang Zhen, et al. A progressive model to simulate the full mechanical behavior of concrete segmental lining longitudinal joints[J]. Engineering Structures, 2015, 93: 97-113. doi: 10.1016/j.engstruct.2015.03.011 [21] 闫治国, 丁文其, 沈碧伟, 等. 输水盾构隧道管片接头力学与变形模型研究[J]. 岩土工程学报, 2010, 33(8): 1185-1191. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201108008.htm [22] 刘四进, 封坤, 何川, 等. 大断面盾构隧道管片接头抗弯力学模型研究[J]. 工程力学, 2015, 32(12): 215-224. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCLX201512028.htm -
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