【博士】軟土盾構隧道襯砌結構計算方法及縱向變形分析【2009】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：隧道及地下建筑工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學土木工程學院　　學位年度： 2009年　　大量軟土盾構隧道在長期使用過程中由于發(fā)生過量的縱向不均勻沉降，引發(fā)滲水漏泥、結構局部破壞，或內(nèi)部結構發(fā)生扭曲變形。盾構隧道縱向沉降問題成為影響隧道安全運營的核心問題之一?！　≌撐耐ㄟ^室內(nèi)模型試驗模擬了襯砌結構滲漏對隧道沉降的影響及軟土盾構隧道長期沉降的發(fā)展(第二章)。采用解析方法對縱向沉降問題進行分析(第三章)。基于廣義正、負力共同作用機制，推導了縱向沉降問題的基本微分方程。根據(jù)環(huán)間接頭拉伸、壓縮剛度的差異，推導了縱向曲率與環(huán)縫張開量的函數(shù)關系。采用模型試驗方法，通過對襯砌結構縱向沉降和環(huán)縫張開量的觀測，驗證了解析推導，指出了襯砌環(huán)沉降和環(huán)縫張開量的縱向分布模式?！　√岢隽嘶诮宇^力學參數(shù)動態(tài)調(diào)整的襯砌結構數(shù)值計算方法(第四章)。根據(jù)盾構隧道襯砌結構接頭的構造特征，建立了接頭的力學模型，通過接頭節(jié)點的開合判定和循環(huán)迭代實現(xiàn)了計算過程中模型參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，以此為基礎建立了盾構隧道襯砌結構的計算方法；采用上海長江隧道整環(huán)襯砌結構試驗對計算方法進行有效性驗證。將襯砌環(huán)橫向變形分為接頭位置的管片錯動，管片的剛體轉(zhuǎn)動和彈性壓縮三部分，認為接頭剛度是影響橫向變形的主要因素。對五環(huán)通、錯縫襯砌結構進行內(nèi)力和變形分析，將通、錯縫襯砌結構的各環(huán)內(nèi)力分布及變形進行對比，指出了錯縫拼裝影響襯砌結構橫向剛度和內(nèi)力分布的工作機理。對通、錯縫襯砌結構的橫向剛度有效率進行對比分析，對錯縫襯砌結構的彎矩提高率進行了初步探討?！　》謩e采用荷載結構法和地層結構法的理念對50環(huán)通、錯縫襯砌結構進行三維數(shù)值模擬(第五章)。首先對襯砌環(huán)沉降和環(huán)縫張開量的縱向分布模式進行分析，并與解析推導和模型試驗的結果進行對比。對通、錯縫襯砌結構的縱向沉降傳遞的差異進行分析，認為通縫隧道主要通過環(huán)內(nèi)管片的轉(zhuǎn)動傳遞差異沉降，而錯縫隧道主要通過環(huán)間接頭的錯動傳遞差異沉降。從最大差異沉降、環(huán)縫張開量、豎向錯臺、縱向錯臺、管片轉(zhuǎn)動及防水條件六個方面對通、錯縫襯砌結構的縱向變形模式進行比較，分析了縱向錯臺引起通縫隧道襯砌結構縱向剛度增大的工作機理。最后對襯砌與土體間相互作用的模擬方法及參數(shù)取值進行了探討?！　?

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