【摘 要】
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城市核心区地下空间日益拥挤,适用于城市地下隧道开挖的盾构法正在朝着截面形式多样化、高空间利用率等方向发展,其面临的地质条件与修建环境也更加复杂,上述发展趋势要求盾构隧道管片衬砌具有强度高、刚度大、质量好及延性与耐久性优良等条件,确保能够解决大断面、大埋深、长距离盾构隧道在施工期和运营期的安全风险。由钢管片（或球墨铸铁管片）、填充混凝土、剪力钉等组合而成的复合管片可以满足复杂条件下城市地下隧道建设的
【基金项目】
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国家自然科学基金项目《施工和运营期高温对盾构隧道复合管片衬砌力学性能的影响及防控措施研究》（项目批准号:51778412）；
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城市核心区地下空间日益拥挤,适用于城市地下隧道开挖的盾构法正在朝着截面形式多样化、高空间利用率等方向发展,其面临的地质条件与修建环境也更加复杂,上述发展趋势要求盾构隧道管片衬砌具有强度高、刚度大、质量好及延性与耐久性优良等条件,确保能够解决大断面、大埋深、长距离盾构隧道在施工期和运营期的安全风险。由钢管片（或球墨铸铁管片）、填充混凝土、剪力钉等组合而成的复合管片可以满足复杂条件下城市地下隧道建设的要求。本文采用模型试验、理论分析和数值模拟相结合的方法进行火灾下复合管片的研究。对火灾高温下矩形钢管与混凝土接触界面热传递研究主要采用模型试验、理论分析和数值模拟的方法进行研究,对火灾高温下复合管片衬砌的防水性能退化、温度及应力重分布构建分析采用数值模拟和理论分析的方法进行研究。利用试验研究不同厚度的钢板与混凝土在不同脱空高度下的热传递过程,得出温度时间历程曲线,计算得出界面处温度、过渡传热系数,发现钢板厚度与脱空高度对钢混凝土温度不连续性传递的影响规律。利用ABAQUS有限元分析软件建立火灾高温下矩形钢管与混凝土接触界面热传递分析、复合管片衬砌防水性能退化分析、复合管片衬砌环受火分析的精细化数值模型,以精准的火灾高温特征参数输入模型中,采用温度与荷载顺序耦合的方式,定量分析火灾高温下钢管与混凝土接触界面温度不连续性规律和火灾对复合管片衬砌防水性能的影响,构建火灾高温下复合管片衬砌环内力场重分布的计算公式。主要结论为（1）脱空的影响:无脱空状态下,混凝土界面温度与钢板/球墨铸铁板界面温度基本相同;存在脱空时,脱空间隙是导致热传递不连续的主要因素,混凝土界面温度明显低于钢板/球墨铸铁板界面温度,脱空的存在对温度传导影响较大。（2）温差和脱空高度的函数关系式:可用于计算不同脱空高度的复合管片混凝土界面温度值。（3）温度对密封垫的影响:温度为100℃时复合管片防水密封垫应力略小于常温下密封垫应力,而160℃时密封垫应力远小于常温下密封垫应力,密封垫在100℃以内强度降低不显著,在100～160℃强度显著降低。（4）各构件的温度及应力关系:选取复合管片内面板、主桁梁、含手孔的内面板上温度及应力最大的部位作为最不利位置进行重点研究,通过拟合函数得出温度及应力计算公式与曲线,供火灾温度及应力预测或灾后结构安全性能分析。
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