Abstract
The application field of shield tunneling has extended in recent years. Most shield-driven tunnels are supported by segmental concrete linings. Although many well documented experimental, numerical and analytical results exist in literature concerning the functioning of segmental tunnel linings, their behavior under the influence of joints is still not clear
This paper presents a numerical study that has been performed to investigate the factors that affect segmental tunnel lining behavior. Analyses have been carried out using a two-dimensional finite difference element model. The longitudinal joint between segments in a ring has been simulated through double node connections, with six degrees of freedom, represented by six springs. The proposed model allows the effect of not only the rotational stiffness but also the radial stiffness and the axial stiffness of the longitudinal joints to be taken into consideration. The numerical results show a significant reduction in the bending moment induced in the tunnel lining as the joint number increases. The tunnel behavior in terms of the bending moment considering the effect of joint distribution, when the lateral earth pressure factor K0 is equal to 0.5, 1.5 and 2, is almost similar and differs when K0 is equal to unity. It has been seen that the influence of joint rotational stiffness, the reduction in joint rotation stiffness under the negative bending moment, the lateral earth pressure factor and Young’s modulus of ground surrounding the tunnel should not be neglected. On the other hand, the results have also shown an insignificant influence of the axial and radial stiffness of the joints on segmental tunnel lining behavior
چكيده
استفاده از رشته تونلسازي سپري در سالهاي اخير گسترش يافته است. اکثر تونلهاي حفر شده سپري با استفاده از پوششهاي بتني سگمنتی نگهداري شده است. اگرچه نتايج آزمايشگاهي، عددي و تحليلي قابل استنادي در ارتباط با رفتار پوششهاي سگمنتی تونل وجود دارد ولي با اين حال رفتار اين پوشش ها تحت تاثير درزه ها (درزه هاي طولي سگمنتها و محيطي حلقه ها) همچنان واضح نيست.
اين مقاله يك مطالعه عددي جهت بررسي فاكتورهاي موثر در رفتار پوشش سگمنتال تونل را ارائه میدهد. آناليزها با استفاده از مدل تفاضل محدود 2 بعدي انجام شده است. درزه طولي بين سگمنتها در يك رينگ از طريق اتصال 2 نقطه اي با 6 درجهي آزادي است كه با 6 فنر شبيه سازي شده است. مدل پيشنهادي نه تنها اجازه ميدهد تاثير صلبیت دوراني مورد بررسي قرار بگيرد بلكه تاثير صلبیت شعاعي و محوري درزه طولی را نيز مورد بررسي قرار ميدهد. نتايج مدل سازي عددي حاكي از كاهش قابل توجه ممان خمشي اعمال شده در پوشش تونل در نتيجه افزايش تعداد درزه در يك حلقه ميباشد. رفتار تونل برحسب ممان خمشي با توجه به تاثير توزيع درزه، زماني كه فاكتور فشار جانبي زمين K0 برابر با 5 /0، 5/1 و 2 است، تقريبا مشابه است و زماني كه فاكتور فشار جانبي زمين K0 برابر واحد است متفاوت ميباشد. تاثير صلبیت دوراني درزه، كاهش صلبیت دورانی درزه تحت لنگر خمشي منفي، فاكتور فشار جانبي زمين و مدول يانگ زمين اطراف تونل طبق بررسيها نبايد ناديده گرفته شود. به عبارت ديگر نتايج نشان دهندهي تاثير ناچيز صلبیت شعاعي و محوري درزه روي رفتار پوشش سگمنتی تونل ميباشد.
1- مقدمه
روش تونل زني سپري به علت انعطاف پذيري، مقرون به صرفه بودن و حداقل تاثير بر روي سطح زمين براي احداث تونل هاي شهري در مناطق خاكي به طور گستردهاي بكار گرفته ميشود. پوشش هاي سگمنتال بتني، كه عموماَ از توالي حلقه هاي جايگذاري شده در كنار هم ساخته شده است، عموماَ در تونل هاي حفر شده سپري استفاده مي شود اين حلقه ها به اجزاِئي كه سگمنت ناميده مي شود تقسيم مي شوند. اين سگمنت ها كنار هم به فرم دايره، چند دايره يا اشكال ديگر نصب می شوند. يك تونل دايرهاي متعدد شكل مفيدتري ميتواند به حساب آيد چرا كه نيازهاي معمولي فرايند احداث را تكميل مي كند….