مطالعه‌ی عددی و آزمایشگاهی طرح ابداعی پدهای جک دستگاه حفاری مکانیزه تونل‌های بتن پیش ساخته (سگمنتال)

در عملیات حفاری تونل با دستگاه حفاری مکانیزه (tunnel boring machine)، بار متمرکز نسبتا بزرگی توسط جک‌های دستگاه بر قطعات پیش‌ساخته پوشش تونل (سگمنت) اعمال می‌شود. این بار منجر به ایجاد تنش‌های کششی قابل ملاحظه‌ای در ضخامت سگمنت می‌شود. یکی از مهم‌ترین پارامترهای اثرگذار در میزان تنش‌های کششی در ضخامت سگمنت، هندسه صفحه‌ی بارگذاری جک پیشران می‌باشد. در این مطالعه با هدف کاهش میزان تنش‌های کششی در ضخامت سگمنت‌ها، تغییرات ابداعی بر روی هندسه صفحات بارگذاری جک پیشران به صورت آزمایشگاهی و عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. با این هدف، 12 نمونه سگمنت شامل 6 نمونه با بتن ساده و 6 نمونه با بتن الیافی، هرکدام در دو حالت با صفحه‌ی بارگذاری متعارف و صفحه بارگذاری شکاف‌دار پیشنهادی، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که نیروی ترک خوردگی نمونه‌های با صفحه‌ی ابداعی پیشنهادی نسبت به نمونه‌ی متعارف 30 درصد افزایش داشته است. به منظور ارائه روشی برای مدلسازی مسئله‌ی حاضر، روند مدلسازی عددی پیشنهاد شد. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد مدلسازی عددی با روال پیشنهادی به منظور تخمین بار بیشینه در ستاپ پیشنهادی قابل توصیه بوده اما به منظور مدلسازی عددی الگوی ترک‌ها همچنان به مطالعات تکمیلی نیاز است.

experimental and numerical study on slotted loading plates in tunnel boring machine thrust jacks

summaryin tunnel drilling operations using tunnel boring machine (tbm), a relatively large concentrated load is applied by the device jacks to the prefabricated parts or segments of the tunnel cover. this load leads to significant tensile stresses in the segments. one of the most important parameters affecting the tensile stresses in the segments is the geometry of the loading plates of the trust jacks. in this study, with the aim of reduction of the values of tensile stresses in the segments, the innovative changes in the geometry of the loading plates of the propulsion jacks have been evaluated experimentally and numerically.introductiontunnel boring machines (tbms) are commonly used for construction of tunnels in urban areas. linings of tunnels constructed using tbms consist of set of concrete segments, which form a ring at each step of construction. in order to move forward, the tbm inserts a great load through thrust jacks resting on the segments of the tunnel. this load causes to have significant tensile stresses in the segments. the geometry of the loading plates of the trust jacks can greatly influence these tensile stresses in the segments. in this research work, an experimental and numerical study is made on the geometry of the loading plates of the trust jacks, and the results are discussed in this paper.methodology and approaches12 segment samples including 6 samples with plain concrete and 6 samples with fibrous concrete, each in two modes with conventional loading plate and the proposed slotted loading plate, have been examined. abaqus software has been employed for numerical modeling in this study.results and conclusionsthe results show that the cracking force (capacity) of the samples with the proposed innovative plate has increased by 30% compared to the conventional samples. in order to provide a method for modeling the current problem, the modeling process has been presented and its results have critically been compared with laboratory results. the force obtained from the results of numerical modeling using the abaqus software is in good agreement with the laboratory model, and therefore, the numerical modeling result in prediction the amount of force is recommended.