مدل‌سازی سه بعدی غیرخطی مرحله‌ای سازه بازشو با درنظرگرفتن اثرات اندرکنشی قطعات پیش ساخته بتن مسلح پوشش تونل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار؛ دانشکده‌ی مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود،ایران

چکیده

در کاربردهای مهندسی، به منظور مدل‌سازی سازه بازشو در تونل‌های سگمنتی (قطعات پیش ساخته بتنی پوشش تونل)، اندرکنش سگمنت‌ها درنظر گرفته نشده و سازه تونل معمولا به‌صورت یکپارچه مدل‌سازی می‌شود. امکان لغزش قطعات سگمنت در محدوده بازشوها ممکن است توزیع تنش در سازه را متاثر نماید. اما میزان این تاثیر نامشخص بوده و اطلاعات جامعی از آن در دسترس نیست. در تحقیق حاضر با هدف مدل‌سازی اندرکنش قطعات پیش ساخته در محل بازشو‌ در تونل‌های سگمنتال، از ابزار مدل‌سازی سه بعدی غیرخطی استفاده شده است. با توجه به اینکه در واقعیت، بازشو به‌صورت مرحله‌ای اجرا می‌شود در روش مدل‌سازی پیشنهاد شده، اثرات مدل‌سازی مرحله‌ای نیز مدنظر قرارگرفته است. نتایج مدل‌سازی با رفتار یکپارچه در مقایسه با مدسازی رفتار اندرکنشی در سه بخش رفتار سگمنت، رفتار سازه نگهبان موقت و رفتار سازه نگهبان دائم مورد بررسی انتقادی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد روند فعلی در مدل‌سازی مهندسی بازشو در تونل سگمنتی، منجر به نتایج در خلاف جهت اطمینان در طراحی برشی خواهد شد. همچنین مدل‌سازی صلب درزه‌های سگمنتی منجر به مشاهده نواحی تمرکز تنش کاذب در سگمنت‌ها می‌شود که این امر ممکن است منتهی به طرح‌های تقویتی در نواحی غیرلازم شود.

کلیدواژه‌ها


ACI Committee. (2019). ACI 318-19: Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. American Concrete Institute: Farmington Hills, MI, USA.
Arnau, O., & Molins, C. (2012). Three dimensional structural response of segmental tunnel linings. Engineering structures, 44, 210-221.
Arnau, O., & Molins, C. (2015). Theoretical and numerical analysis of the three-dimensional response of segmental tunnel linings subjected to localized loads. Tunnelling and Underground Space Technology, 49, 384-399.
Caratelli, A., Meda, A., Rinaldi, Z., Giuliani-Leonardi, S., & Renault, F. (2018). On the behavior of radial joints in segmental tunnel linings. Tunnelling and Underground Space Technology, 71, 180-192. doi:10.1016/j.tust.2017.08.022
Ebrahimi, S., Hadei, M. R., Rashiddel, A., & Hajihassani, M. (2020). Numerical investigation of innovative support frame of openings in the segmental tunnel lining. Open Construction and Building Technology Journal, 14(1), 358-369. doi:10.2174/1874836802014010358
Horioka, Y., Ishihara, M., & Otsuka, I. (2019). Design and construction method of reinforcement around the lining concrete openings due to construction of additional evacuation tunnels in service. Paper presented at the Tunnels and Underground Cities: Engineering and Innovation Meet Archaeology, Architecture and Art- Proceedings of the WTC 2019 ITA-AITES World Tunnel Congress, 5675-5684. doi:10.1201/9780429424441-600 Retrieved from www.scopus.com
JSCE (Japan Society of Civil Engineers). (2016). Standard Specifications for Tunneling–2016: Shield Tunnels. Tokyo, Janpan: Japan Society of Civil Engineers.
Krahl, P. A., Palomo, I. I., Almeida, S. J. D. C., Henrique Siqueira, G., Pinto Júnior, N. D. O., & Vieira Junior, L. C. M. (2021). Tolerances for TBM thrust load based on crack opening performance of fiber-reinforced precast tunnel segments. Tunnelling and Underground Space Technology, 111 doi:10.1016/j.tust.2021.103847
Kuesel, T. R., King, E. H., & Bickel, J. O. (2012). Tunnel engineering handbook. Springer Science & Business Media.
Li, X., Yan, Z., Wang, Z., & Zhu, H. (2015). Experimental and analytical study on longitudinal joint opening of concrete segmental lining. Tunnelling and Underground Space Technology, 46, 52-63. doi:10.1016/j.tust.2014.11.002
Liu, Y., Huang, H., & Zhang, D. (2011). Influence of segment design of shield tunnel on the magnitude of joint opening doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.160-162.698 Retrieved from www.scopus.com
National Highway Institute (US), Parsons, Brinckerhoff, & Quade & Douglas. (2010). Technical manual for design and construction of road tunnels--civil elements. AASHTO.
Spyridis, P., & Bergmeister, K. (2015). Analysis of lateral openings in tunnel linings. Tunnelling and Underground Space Technology, 50, 376-395. doi:10.1016/j.tust.2015.08.005
Wang, J., Liu, H., & Liu, H. (2018). Measuring joint opening displacement between model shield-tunnel segments for reduced-scale model tests. Structures, 16, 112-118. doi:10.1016/j.istruc.2018.09.003
Wittke, W., Erichsen, C., & Gattermann, J. (2007). Stability analysis and design for mechanized tunnelling. Geotechnical Engineering in Research and Practice, 581.
Zhang, Y., Huang, H., Zhang, D., & Ayyub, B. M. (2022). Deformation recoverability of longitudinal joints in segmental tunnel linings: An experimental study. Tunnelling and Underground Space Technology, 124 doi:10.1016/j.tust.2022.104475