衬砌管片应力感知装置

实时感知附加应力

能够实时感知盾构隧道衬砌管片在施工荷载下的附加应力，保障施工安全并优化参数。

Chang, Jiaqi · 张东明 · 黄洪葳 · Jia, Jianwei

Tunnelling and Underground Space Technology 2023

参数信息

最大环旋转

0.25 °

相邻环间最大周向错台弧长

7.1 mm

附加旋转应力

19.34*10^3 kN/m²

附加旋转应力占混凝土抗压强度比例

39 %

数值工况数量

130

技术优势

发现新的变形模式

首次基于实测数据发现管片整环旋转，为揭示附加应力提供了新机制。

快速应力感知

利用多层感知器代理模型，现场根据施工参数即可高效感知应力状态，无需反复进行精细数值计算。

揭示设计盲区

量化了此前未考虑的旋转引起的附加应力，占比达混凝土抗压强度的39%，应纳入未来设计实践。

应用场景

• 隧道工程监测：实时监测管片旋转与错台，保障盾构施工安全。
• 地下结构施工监测：感知地下结构施工荷载下的附加应力，指导参数调整。
• 结构健康监测：结合WSN与代理模型，高效评估结构应力状态。
• 衬砌结构设计：揭示纵向螺栓孔处应力集中，需纳入设计校核。