大口徑玻璃鋼夾砂頂管室內(nèi)試驗(yàn)與數(shù)值分析.pdf

1、玻璃鋼夾砂管作為一種柔性的非金屬復(fù)合材料管道，將其應(yīng)用于地下給排水管道頂管工程具有重量輕、耐腐蝕、摩阻系數(shù)小、壽命長、管道和接口抗?jié)B強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。目前，在我國的發(fā)達(dá)地區(qū)，玻璃鋼夾砂頂管的應(yīng)用已呈上升趨勢。本文結(jié)合上海地區(qū)首個(gè)大口徑玻璃鋼夾砂管頂管工程，主要從室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值分析兩個(gè)方面研究了玻璃鋼夾砂頂管的力學(xué)性能以及在頂管施工中的力學(xué)效應(yīng)。 首先通過室內(nèi)試驗(yàn)測定大口徑玻璃鋼夾砂頂管管材的抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及在徑向荷載作用下整管

2、的剛度、剛度因子、荷載-變形曲線以及撓曲變形能力，分析研究了大口徑玻璃鋼夾砂頂管的破壞規(guī)律以及破壞模式。結(jié)果表明：玻璃鋼夾砂頂管管材屬于脆性材料，纏繞式玻璃鋼夾砂頂管的材質(zhì)試樣基本沿著層與層之間的分界面破壞，而離心澆鑄式玻璃鋼夾砂頂管材質(zhì)試樣的破壞是沿著某個(gè)滑裂面破壞；纏繞式玻璃鋼夾砂頂管的抗徑向荷載性能要優(yōu)于離心澆鑄式玻璃鋼夾砂頂管，同時(shí)兩者在徑向荷載作用下的破壞形式明顯不同。 然后通過對玻璃鋼夾砂頂管進(jìn)行摩阻力特性整管試驗(yàn)與

3、直剪試驗(yàn)研究，得到了玻璃鋼夾砂頂管外壁、混凝土與上海地區(qū)典型土層間的摩擦系數(shù)，以及玻璃鋼夾砂頂管外壁摩阻力的發(fā)展特性，并且分析了注漿減阻對外壁摩阻特性的影響。結(jié)果表明：玻璃鋼夾砂頂管外壁比混凝土光滑，更適合于長距離頂管；另外，注漿可以顯著減小土與玻璃鋼夾砂頂管以及土與混凝土之間的摩阻力，但注漿減阻效果和土的類型以及頂管的材質(zhì)有關(guān)系。 最后采用考慮管土接觸界面大變形滑動的數(shù)值方法，參考管材抗壓力學(xué)性能試驗(yàn)與摩阻力特性試驗(yàn)的結(jié)果，動

4、態(tài)模擬玻璃鋼夾砂頂管的頂進(jìn)過程，分析討論大口徑玻璃鋼夾砂頂管的施工力學(xué)效應(yīng)。結(jié)果表明：大口徑玻璃鋼夾砂頂管施工時(shí)，頂管頂力以及管身縱向應(yīng)力隨著頂進(jìn)距離的增加而增大，管身縱向應(yīng)力在管端處有一定的應(yīng)力集中；沿頂管的縱向方向，頂進(jìn)面后方地表的土體發(fā)生沉降，隨著頂管的頂進(jìn)，沉降不斷增大；頂管前方地表的土體發(fā)生隆起，并在頂進(jìn)面前方一定距離處達(dá)到峰值，峰值的位置隨著頂管的頂進(jìn)而前移。沿頂管的橫向，地表發(fā)生隆起，在頂管正上方隆起量最大，隨著頂管的頂進(jìn)