Numerical Simulation on Sealing Performance of Pipe Jacking Hole Sealing Device
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摘要: 依据顶管施工现场常用的帘布橡胶板+折页压板组合防水装置，利用ABAQUS软件建立了简化二维平面模型，通过改变橡胶板、折页压板以及材料硬度的参数大小，研究了该防水装置的密封性规律，并提出了密封性评价标准与最优组合形式。研究表明，通过采用帘布橡胶板+折页压板组合的密封装置能够有效地避免洞口处漏水漏砂现象。但是橡胶板过长或折页压板过短将降低端头有效接触应力；过短的橡胶板或过长的折页压板会使橡胶板端头位置应力集中，有效接触长度较小；同时过高的硬度也会使端头位置应力集中，有效接触长度减小。这些情况下密封性均将下降。Abstract: A simplified two-dimensional plane model was established by using ABAQUS software based on the curtain rubber plate + folding plate combined waterproof device commonly used in the pipe jacking construction site. By changing the parameters of the rubber plate, folding plate, and material hardness, the sealing law of the waterproof device was studied, and the sealing evaluation standard and optimal combination form were proposed. The research shows that the sealing device with the combination of curtain rubber plate and folding plate can effectively avoid the phenomenon of water and sand leakage at the hole. However, if the rubber plate is too long or the folding plate is too short, the effective contact stress of the end will be reduced. Too short a rubber plate or too long a folding plate will cause stress concentration at the end of the rubber plate, and the effective contact length is small. At the same time, too high hardness will also cause stress concentration at the end position and reduce the effective contact length. In these cases, the sealing performance will decrease.
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表 1 不同硬度对应的材料关系
邵氏硬度 $ {C}_{01} $/MPa $ {C}_{10} $/MPa 60 0.118 0.474 62 0.129 0.516 64 0.140 0.561 66 0.153 0.612 68 0.168 0.670 70 0.184 0.736 
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表 2 主要参数及选取
折页压板长度/mm 橡胶板长度/mm 水压力/kPa 邵氏硬度 100 280 0 60 140 300 2 62 180 320 5 64 220 340 10 66 260 360 15 68 300 380 20 70 340 400 25 380
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表 3 不同参数下的密封性评价
橡胶板长度/mm 折页压板长度/mm 水压力/kPa 邵氏硬度 端头有效接触应力/kPa 有效接触长度/mm 评价 橡胶板长度与折页压板
长度的相对关系280 220 15 60 24.51 4.2 较差 300 220 15 60 74.76 5.2 较差 320 220 15 60 118.03 4.6 较差 340 220 15 60 69.90 19.5 良好 360 220 15 60 −6.24 22.0 较差 380 220 15 60 −7.35 27.5 较差 400 220 15 60 −7.10 34.5 较差 折页板长度的影响 220 100 15 60 −4.30 47.6 较差 260 140 15 60 3.60 40.9 较差 300 180 15 60 15.34 31.0 良好 340 220 15 60 69.60 19.5 良好 380 260 15 60 74.70 17.6 良好 420 300 15 60 83.18 14.2 良好 460 340 15 60 102.85 10.6 良好 500 380 15 60 119.74 7.1 较差 橡胶板硬度的影响 340 220 15 62 75.55 16.1 良好 340 220 15 64 83.10 14.3 良好 340 220 15 66 89.87 9.8 较差 340 220 15 68 103.73 7.2 较差 340 220 15 70 122.30 5.1 较差 水压力的影响 340 220 0 60 0.94 2.1 较差 340 220 2 60 32.21 4.5 较差 340 220 5 60 59.38 7.7 较差 340 220 10 60 67.36 13.2 良好 340 220 15 60 69.60 19.5 良好 340 220 20 60 21.38 25.7 良好 340 220 25 60 5.1 41.0 良好
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图(11) / 表(3)
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