地下连续墙是富水软土地区深基坑围护的首选结构形式，已在全世界各地广泛应用^[1,2]。现浇地下连续墙在复杂地质条件下施工时，往往较难解决成槽施工过程中槽壁稳定问题及槽壁坍塌引起的混凝土浇筑质量问题。我国目前装配式结构大多局限于上部结构，地下结构中预制拼装结构在盾构隧道中使用较多，而地下连续墙仍多采用整体现浇或部分预制的施工方法^[3,4,5]。上海华东医院停车库基坑开挖深度为9.15m，采用预制地下连续墙围护，地下连续墙采用墙段自身预制、接头现浇的施工方法。此外，天津恒隆商贸广场基坑工程首次采用接头预制、墙段自身现浇的施工方法。

预制装配式地下连续墙具有缩短工期、改善施工质量等优势，而预制地下连续墙接头的连接形式及性能很少有人研究，严重制约预制地下连续墙在工程中的应用^{[6,7,8,9,10,11]}。本文首先介绍一种新型的接头形式，进而利用数值模拟方法研究该接头形式在弯矩、剪力作用下的受力变形性能，为预制装配式地下连续墙在工程中的应用提供力学支撑。

预制地下连续墙厚800mm，幅宽为1.5m，单节地下连续墙长12m，单节重36t。预制地下连续墙接头的横断面尺寸如图1所示。由于预制构件运输及吊装设备的限制，单节地下连续墙构件长12m，实际工程应用中，需要连接预制地下连续墙上下幅，以达到设计地下连续墙长度的目的，如图2所示。

因地下连续墙接头在实际工程中受到的轴力很小，主要承受水平弯矩和剪力作用，因此数值模拟主要研究接头在弯矩、剪力作用下的受力变形规律。为消除外荷载对接头局部位置的影响，接头的加载如图3a所示，长度方向取1m。其中，F₁和F₂分别在接头部位产生弯矩M和剪力Q。其中，弯矩M=6×F₁-3×F₂，剪力Q=F₁-F₂。

利用ABAQUS建立数值模型，模型中混凝土幅段及接头钢件采用实体单元。为更合理地模拟接头变形，接头接触面为硬接触，即面面接触方式，接触面摩擦系数设为0.4^[12]。由于凹凸钢件间的注浆浆液对接头性能影响很小，计算中不考虑浆液作用，数值模型如图3所示。

数值模型基本假设如下:试件为均质的各向同性材料;小变形假定相比试件本身尺寸，结构产生的变形和转角非常微小;接头变形符合平截面假定，接头张开面上应力为0。

混凝土和钢件采用双折线本构模型^[13]，采用C50混凝土和Q235钢，计算参数如表1所示。

在弯矩、剪力作用下，接头变形和钢构件、混凝土受力变形如图4所示。受拉侧接头张开，钢构件受力最大，受压侧接头处混凝土受力较大。

在外力作用下，接头受拉侧张开，接头张开量剪力分别为0, 600kN时，接头张开量随外荷载弯矩的变化规律如图5所示。接头所受弯矩<1 200kN·m时，接头张开量随弯矩的增加线性增加。接头所受弯矩>1 200kN·m时，接头张开量随弯矩的增加急剧增加。接头所受剪力为0, 600kN时，接头张开量基本一致，说明接头张开量受剪力的影响较小。

外力作用下，受压侧接头处混凝土受力较大，接头所受剪力分别为0, 600kN时，接头受压侧混凝土应力随外荷载弯矩的变化规律如图6所示。

接头所受弯矩<1 200kN·m时，接头混凝土应力随弯矩的增加线性增加。接头所受弯矩>1 200kN·m时，接头混凝土应力随弯矩的增加呈较快增加趋势。接头所受弯矩为1 625kN·m时，接头混凝土应力达到C50混凝土的抗压强度设计值23.1MPa，工程设计中应重点核算接头处所受弯矩值。接头所受剪力为0, 600kN时，接头混凝土应力变化规律基本一致，说明接头混凝土应力受剪力的影响较小。

外力作用下，受拉侧接头张开，钢构件受力最大，接头所受剪力分别为0, 600kN时，接头受拉侧钢构件应力随外荷载弯矩的变化规律如图7所示。

当钢构件的厚度为16～40mm时，Q235钢的屈服强度为225MPa。接头所受弯矩为1 200kN·m时，钢构件基本达到屈服强度，此时接头混凝土尚未达到抗压强度设计值。接头所受剪力为0, 600kN时，接头钢件应力变化规律基本一致，说明接头钢件应力受剪力的影响较小。

1) 外力作用下，接头受拉侧张开。接头所受弯矩<1 200kN·m时，接头张开量随弯矩的增加线性增加。接头所受弯矩>1 200kN·m时，接头张开量随弯矩的增加急剧增加。

2) 外力作用下，受拉侧接头张开，钢构件受力最大。接头所受弯矩为1 200kN·m时，钢构件基本达到屈服强度。

3) 剪力对接头影响较小，弯矩对接头的受力变形影响较大。接头在弯矩作用下，首先钢件达到屈服强度，弯矩继续增大，接头混凝土达到抗压强度设计值。