АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОБДЕЛКИ ТУННЕЛЯ НА ЭТАПЕ МОНТАЖА TUNNEL LINING SEGMENTS - ANALYSIS OF THE POSSIBLE OF CRACKING AND DAMAGES DURING INSTALLING STAGE

MOHAMMAD SHARGHI, HAMID CHAKERI, HASSAN AFSHIN, DANIEL DIAS

Аннотация


Рассматривается вопрос, связанный с хранением, транспортировкой и установкой железобетонных сегментов тоннельных обделок, сооружаемых с помощью тоннелепроходческих механизированных комплексов. Отмечено, что несмотря на все меры предосторожности, в процессе транспортировки и особенно, монтажа в сегментах могут образовываться трещины, сколы и другие повреждения. Из-за неравномерности воздействия прижимных домкратов раскрытие и дислокация швов, как между кольцами, так и отдельными сегментами, может снизить прочность, как самих сегментов, так и смонтированных колец, и повлиять на работоспособность всего тоннеля.
Приведена классификация отдельных видов дефектов и повреждений, и приведен прогноз частоты их образования. Расчёты показали, что неравномерная нагрузка от домкратов при продвижении щита приводит к раскрытию швов, как между кольцами, так и отдельными сегментами. Указанная неравномерность может деформировать кольца, что, в свою очередь, может вызвать появление и распространение трещин, сколы и дробление бетона. Также, в областях приложения домкратов между ними возникают области растяжения, а по линии их действия – области сжатия, в которых формируются зоны микроразрушений (псевдопластичность), что, в свою очередь, может привести к появлению макротрещин. Ещё одним фактором, оказывающим влияние на работу обделки, является тампонаж заобделочного пространства. В статье показано, что при определённом давлении нагнетания, в случае, если оно проводится только в верхней части кольца, в боковой части обделки также могут возникнуть недопустимые деформации. По результатам проведённых исследований построены диаграммы зависимостей, связывающие размеры рассмотренных повреждений с размерами занимаемых ими площадей.

Полный текст статьи публикуется в английской версии журнала «Soil Mechanics and Foundation Engineering” vol.58, No.4


Литература


K. Elliott, Precast Concrete Structures, 1st ed, Butterworth-Heinemann, Boston, USA (2002).

C. Hung, J. Monsees, N. Munfah, and J. Wisniewski, Technical Manual for Design and Construction of Road Tunnels - Civil Elements, National Highway Institute, US Department of Transport Federal Highway Administration, Washington, USA (2009).

C. Blom, “Design Philosophy of Concrete Linings in Soft Soils,” Ph.D. Dissertation, TU Delft, Delft, Netherlands (2006).

M. Sugimoto, "Causes of Shield Segment Damages during Construction,” International Symposium on Underground Excavation and Tunnelling, Bangkok, Thailand (2006).

M. Xu and Z. Zhang, “Cause Analysis and Treatment of Segment Damage of Large Diameter Shield Tunnel,” Chinese Journal of Underground Space and Engineering, 9, 1705-1712 (2013).

S. Cavalaro and A. Aguado, “Packer Behaviour under Simple and Coupled Stresses,” Tunneling and Underground Space Technology, 28, 159-173 (2012).

Y. Yang, B. Zhou, X. Xie, and Ch. Liu, “Characteristics and Causes of Cracking and Damage of Shield Tunnel Segmented Lining in Construction Stage – a Case Study in Shanghai Soft Soil,” European Journal of Environmental and Civil Engineering, 22, 213-227 (2017).

C. Blom, E.J. Horst, and P.S. Jovanovic, “Three-Dimensional Structural Analyses of the Shield-Driven - Green Heart Tunnel of the High-Speed Line South,” Tunnelling and Underground Space Technology, 14(2), 217-224 (1999).

J. Chen and H. Mo, “Numerical Study on Crack Problems in Segments of Shield Tunnel Using Finite Element Method,” Tunnelling and Underground Space Technology, 24, 91-102 (2009).

B. Slenders, “Modelling of the Assembly Phase of Shield Driven Tunnels (in Dutch),” Ph.D. Dissertation, TU Delft, Delft, Netherlands (2002).

L.S. HSU and C.-T.T. HSU, “Complete Stress-Strain Behaviour of High-strength Concrete under Compression,” Magzine of Concrete Research, 46(169), 301–312 (1994).

L. Liao, A. de la Fuente, S. Cavalaro, A. Aguado, and G. Carbonari, “Experimental and Analytical Study of Concrete Blocks Subjected to Concentrated Loads with an Application to TBM-Constructed Tunnels,” Tunnelling and Underground Space Technology, 49, 295–306 (2015).

R. Burgers, “Non-linear FEM Modelling of Steel Fiber Reinforced Concrete for the Analysis of Tunnel Segments in the Thrust Jack Phase,” Ph.D. Dissertation, TU Delft, Delft, Netherlands (2006).

S. Cavalaro, C. Blom, A. Aguado, and J. Walraven, “New Design Method for the Production Tolerances of Concrete Tunnel Segments,” Journal of Performance of Constructed Facilities, 26(6), 824-834 (2011).

S. Cavalaro, C. Blom, J. Walraven, and A. Aguado, “Structural analysis of contact deficiencies in segmented lining,” Tunneling and Underground Space Technology, 26(6), 734-749 (2011).

S. Cavalaro, C. Blom, J. Walraven, and A. Aguado, “Formation and Accumulation of Contact Deficiencies in a Tunnel Segmented Lining,” Applied Mathematical Modelling, 36(9), 4422-4438 (2012).

J. Chen and H. Mo, “Study on Effect of Segments Erection Tolerance and Wedge-shaped Segment on Segment Ring in Shield Tunnel,” Journal of Zhejiang University-SCIENCE A, 7(11), 1864-1869 (2006).

F. Gruebl, “Segmental Rings-Critical Loads and Damage Prevention,” International Symposium on Underground Excavation and Tunnelling: Effect of Groundwater on Tunnel Stability, Bangkok, Thailand, 9-19 (2006).

M. Herrenknecht and K. Bappler, “Segmental Concrete Lining Design and Installation,” Soft Ground and Hard Rock Mechanical Tunneling Technology Seminar, Colorado School of Mines, USA (2003).

H. Mo and J. Chen, “Study on Inner Force and Dislocation of Segments Caused by Shield Machine Attitude,” Tunnelling and Underground Space Technology, 23(3), 281-291 (2008).

TURO, “Structural Analysis and Design of Segmental Tunnel Lining of the Line 2 Metro of Tabriz”, Tabriz, Iran (2012).


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.