Павел Сергеевич Мильчевский — преподаватель кафедры механики грунтов и геотехники; заместитель генерального директора
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; 129344, г. Москва, ул. Кольская, д. 2, корп. 6
Pavel S. Milchevskiy — lecturer at the Department of Soil Mechanics and Geotechnics; Deputy General Director
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337; build. 6, 2 Kolskaya st., Moscow, 129344
Владимир Евгеньевич Русанов — кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механики грунтов и геотехники; генеральный директор
129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; 129344, г. Москва, ул. Кольская, д. 2, корп. 6
Vladimir E. Rusanov — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Soil Mechanics and Geotechnics; General Director
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337; build. 6, 2 Kolskaya st., Moscow, 129344
Введение. Предмет исследования — определение параметров физически нелинейной расчетной модели стале-фибробетона (СФБ) для применения в численном анализе напряженного состояния блоков сборной тоннельной обделки при воздействии щитовых домкратов при продвижении тоннелепроходческого механизированного комплекса. Актуальность исследования обусловлена необходимостью учета характера работы СФБ после образования трещин при воздействии локальных нагрузок от щитовых домкратов. При наличии нормативно определяемых показателей остаточной прочности на растяжение по испытаниям на изгиб R0,5 и R2,5 (ГОСТ Р 59535, EN 14651) отсутствует методика перехода от этих показателей к параметрам нелинейных расчетных моделей. Цель исследования — разработка методики определения предельной прочности при растяжении ft и удельной энергии разрушения при растяжении Gt для модели Concrete Plastic Damage Model (CPDM) по результатам стандартных испытаний.
Материалы и методы. Использованы результаты испытаний образцов-призм с надрезом на изгиб с контролем раскрытия трещины, характеризуемые остаточными прочностями R0,5 и R2,5. Применен обратный численный анализ: моделирование испытаний выполнено в ПК ZSoil с использованием модели CPDM, проведена серия параметрических расчетов при варьировании ft и Gt и выполнен регрессионный анализ для установления функциональных связей между параметрами модели и остаточными прочностями СФБ на растяжение.
Результаты. Установлены закономерности влияния параметров ft и Gt на значения R0,5 и R2,5, получены регрессионные зависимости и построены номограммы для определения параметров модели CPDM по данным испытаний. Выполнены верификация методики и расчет блока тоннельной обделки при локальном нагружении щитовыми домкратами, подтвердившие адекватное воспроизведение процесса трещинообразования с учетом остаточной несущей способности СФБ на растяжение.
Выводы. Разработанный подход обеспечивает практическое определение параметров нелинейной модели CPDM по нормативным испытаниям СФБ и может применяться при проектировании и расчетах блоков тоннельной обделки, воспринимающих локальные сосредоточенные нагрузки от щитовых домкратов.
Introduction. The subject of the study is the determination of parameters for a physically nonlinear computational model of steel fibre-reinforced concrete (SFRC) to be used in the numerical analysis of the stress state of precast tunnel lining segments subjected to loads transmitted by tunnel boring machine (TBM) thrust jacks during TBM advance. The relevance of the study is related to the need to account for the post-cracking behaviour of SFRC under localized jack forces. Although residual tensile strength parameters obtained from standard three-point bending tests, R0.5 and R2.5 (GOST R 59535, EN 14651), are available, a practical procedure for converting these parameters into inputs for nonlinear constitutive models is not specified. The aim of this work is to develop a procedure for determining the tensile strength ft and the tensile fracture energy Gt for the Concrete Plastic Damage Model (CPDM) based on standard test results.
Materials and methods. The study uses results of three-point bending tests on notched beam specimens with crack mouth opening displacement control, characterized by residual tensile strengths R0.5 and R2.5. An inverse numerical analysis was performed: the tests were simulated in ZSoil using the CPDM constitutive model; a series of parametric analyses was carried out by varying ft and Gt; and regression analysis was applied to establish functional relationships between the model parameters and the residual tensile strengths of SFRC.
Results. The influence of ft and Gt on R0.5 and R2.5 was quantified, regression relationships were obtained, and nomograms were developed for determination of CPDM parameters from test data. The procedure was verified and further applied to the analysis of a tunnel lining segments under localized loading from TBM thrust jacks, demonstrating an adequate reproduction of the cracking process while accounting for the residual tensile load-carrying capacity of SFRC.
Conclusions. The proposed approach enables practical determination of CPDM parameters from standard SFRC tests and can be used in the design and structural analysis of tunnel lining segments subjected to localized concentrated loads from TBM thrust jacks.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.