基于细微观结构的分级加载作用下预制管片变形破坏机制研究

随着城市隧道工程快速发展,预制管片越来越多应用于地下工程当中.该文采用颗粒离散元理论,基于管片大型抗弯试验原理、力 位移准则及平行粘结接触本构模型,建立了单轴压缩模型反演出混凝土的细观强度参数.在颗粒离散元模型分析中,综合考虑预制管片内部变形及力学各向异性,基于随机算法开发随机骨料生成算法,并将其应用于预制管片抗弯试验模型.结果表明:预制管片往往从最下部出现拉裂纹,同时接触下部出现裂纹;随着加载增大,底部拉裂纹向上部扩展,同时上部混凝土达到抗压极限值出现压裂纹,接头底部由于旋转效应出现崩裂破坏,导致管片整体失稳.管片最上部加载位移达到1.6 mm时,应力达到峰值18.0 MPa,随着加载继续,由于混凝土出现压裂,应力下降;最下部始终处于拉应力状态,当位移达到0.8 mm时,达到最大拉应力3.2 MPa,由于拉裂纹扩展,拉应力迅速降低,并保持较小拉应力,接头处剪切应力在加载位移为1.6 mm时达到峰值10.4 MPa.南京市地铁窑上村站 晓庄站区段隧道地质条件复杂,通过抗弯试验确定其能满足承载力要求.