【摘 要】
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本文依托苏通GIL综合管廊盾构隧道工程，以大断面水下盾构隧道环向螺栓的作用机制为研究内容，通过数值仿真分析、接头足尺试验等手段研究了复杂接缝面构造下螺栓失效对于管片接头抗弯性能、破坏过程及抗弯承载力的影响。同时，基于地层-隧道整体三维精细化模型开展动力时程分析，研究了地震作用下螺栓失效对于管片结构动力响应的影响规律。相关成果可为大断面水下盾构隧道管片接头连接方式的设计提供重要参考。主要研究内容如下
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本文依托苏通GIL综合管廊盾构隧道工程，以大断面水下盾构隧道环向螺栓的作用机制为研究内容，通过数值仿真分析、接头足尺试验等手段研究了复杂接缝面构造下螺栓失效对于管片接头抗弯性能、破坏过程及抗弯承载力的影响。同时，基于地层-隧道整体三维精细化模型开展动力时程分析，研究了地震作用下螺栓失效对于管片结构动力响应的影响规律。相关成果可为大断面水下盾构隧道管片接头连接方式的设计提供重要参考。主要研究内容如下：
1、采用抗弯足尺试验手段，探明了有无螺栓工况时不同水压作用下管片接头接缝张开量、接缝转角、抗弯刚度与弯矩的关系，得到了正负弯矩作用下接头连接螺栓的受力特点，并采用声发射手段探明了压应变影响区的深度范围；着重分析了螺栓完全失效对于管片接头抗弯性能，包括接缝变形、抗弯刚度、破坏过程和极限承载能力的影响。同时，提出了不同力学状态下苏通GIL综合管廊工程盾构隧道管片接头的抗弯刚度建议值。
2、考虑钢筋混凝土的塑性损伤以及螺栓、钢筋的屈服破坏等材料特性，建立了考虑复杂接缝面构造的大型水下盾构隧道管片接头抗弯数值分析模型。结合足尺试验的数据与现象，探讨了不同水压作用下管片接头抗弯承载失稳破坏的判据，探明了接缝面从承载至破坏的阶段划分。同时，由不同轴力水平下螺栓失效前后管片接头的初始张开弯矩、张开量控制弯矩、极限承载弯矩的对比，进一步探明了螺栓在静力荷载作用下的作用机制。
3、考虑管片与地层的相互作用关系和管片间的界面接触效应，采用无限元作为人工边界建立了地层-隧道整体三维精细化模型，开展动力时程分析模型探明了盾构隧道在不同地震波入射方向、不同加速度峰值作用下环向螺栓的时空响应规律，揭示了环向螺栓的作用机理。同时，讨论了螺栓直径、螺栓状态对管片结构动力响应的影响。
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