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盾构隧道金属缠绕垫转角数值分析

    数值分析模型盾构隧道接缝金属缠绕垫防水主要是依靠金属缠绕垫在一定的压缩量下保持一定的接触应力,其中金属缠绕垫转角是接缝密封的薄弱环节,因此开展了相关数值计算,对压缩状态下金属缠绕垫转角不同工艺进行分析,考虑金属缠绕垫实心转角、空心转角两种不同工艺进行分析研究,示意图如图3所示。根据相关文献研究,本文建立了如下模型模拟金属缠绕垫转角压缩过程,如Ixl 4所示。采用ABAQUS有限元软件对金属缠绕垫转角进行数值分析。弹性金属缠绕垫材料模型选取Mooney-Rivlin超弹性本构模型,混凝土沟槽采用刚体模拟,金属缠绕垫与混凝土之间的相互作用采用罚函数摩擦考虑,计算参数见。设置不同分析步,模拟金属缠绕垫转角拼装压缩过程。基于前文的分析,对不同转角工艺进行数值分析计算,为了模拟真实过程中的金属缠绕垫角部压缩情况,模拟过程考虑先将上部左右两部分向内压缩一定量,然后再整体向下压缩同样的量,保证上下各金属缠绕垫均处于同一压缩量下。根据实际工程中金属缠绕垫的压缩过程,设置了如表1所示的计算工况,分析在不同的压缩量情况下,不同转角工艺下不同转角位置的压缩量、压缩力的变化规律。数值计算结果分析为了对不同转角工艺的压缩性和力学性能进行分析,如Ixl 5所示,提取图示红色路径的压缩量进行分析,同时对金属缠绕垫的压缩力进行提取,具体分析结果如下。不同转角工艺压缩量分析根据数值计算结果,提取不同工况下的金属缠绕垫转角部位的压缩量值,如图6,图7所示。根据计算结果,在不同的压缩量工况下,空心转角工况对应的转角部位两侧压缩量大,中间压缩量小,实心转角工况对应的转角部位压缩量基本一致,中间的压缩量稍大于两侧;随着压缩量的增加,空心转角工况下,金属缠绕垫转角部位的压缩量显著提高,并且随着整体压缩量的增加,空心转角部位的压缩量逐渐大于实心转角部位;随着整体压缩量的增加,空心转角及实心转角压缩量均有所提升,空心转角对应的压缩量增加幅度更大。在金属缠绕垫实心转角工况下,金属缠绕垫转角处相互接触部分,金属缠绕垫压缩性低,两侧压缩量小,导致压缩之后会出现金属缠绕垫被挤出的现象。在金属缠绕垫空心转角工况下,转角部位压缩量中间及两侧的压缩量基本相同,整体压缩性较好且不存在金属缠绕垫挤出的情况,更有利于结构设置。在实心转角工况下,金属缠绕垫中心点压缩量较大,两侧角部位置的压缩量小,在实心转角工艺下,金属缠绕垫转角处只有中间位置压缩量大,两侧的压缩量小。在空心转角工况下,金属缠绕垫各处的压缩量基本相同,表明在空心转角工艺下,角部金属缠绕垫开孔率变大,压缩性提高,金属缠绕垫各处均较好压缩。www.xsmifeng.cn

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