越江隧道联络通道冻结施工中衬砌结构受力与变形规律研究

摘要

本文以武汉市轨道交通4号线2期工程复兴路站~拦江路站越江区间隧道1＃联络通道冻结工程为背景,运用数值模拟和实测分析手段,深入研究越江隧道联络通道冻结法施工引起的土体冻胀以及施工过程对衬砌结构受力变形造成的影响。主要的研究内容和成果如下:
　　首先开展数据模拟研究。研究实际工况下的冻结温度场发展规律,得出在冻结前期,土体温度呈直线下降,冻结后期,土体温度平稳下降;研究施工过程中各个工况下衬砌结构受力变形规律,得出拉开钢管片时,管片应力明显增大,管片受力状态较为不利,工况三对左线隧道管片测点水平位移和竖向位移影响最为明显,工况四对右线隧道管片测点水平位移和竖向位移影响最为明显。
　　其次进行现场实测数据分析。分析了冻结施工中温度场、冻胀压力、衬砌结构的变形规律,得出冻结初期,各测点温度显著下降,冻结后期,各测点温度下降平缓;冻土帷幕交圈前,冻胀力缓慢增大,冻土帷幕开始交圈,土体中的冻胀力开始急剧增长;隧道沉降相对于联络通道开挖施工有滞后效应,在通道开挖前,横径收敛逐渐缩小,通道开挖后,横径收敛开始逐渐增大,待永久衬砌构筑完成后,横径收敛值趋于稳定,靠近联络通道近的各测点在不同工况下沉降位移和横径收敛受到的影响较其它测点更显著。
　　最后,通过数值模拟结果和现场实测结果的对比,综合分析了冻结施工中冻结温度场、衬砌结构的受力与变形规律,得出了两者变形规律是一致的。
　　本文的研究对越江隧道联络通道冻结的设计与施工以及衬砌结构的设计具有重要的指导意义,对保证此类越江隧道联络通道冻结工程的安全具有重要的参考价值。

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变量注释表

1绪 论

1.1 问题提出(Problem introduction)

1.2研究的目的和意义(Study Purpose and Significance)

1.3国内外研究现状(Domestic and Foreign Research Status)

1.4研究内容与技术路线(Research Contents and Technology Roadmap)

2数值模拟研究

2.1有限元的简介(Introduction of FEA)

2.2ANSYS有限元软件介绍(ANSYS Finite Element Software Profile)

2.3数值计算模型(Model of Numerical Simulation)

2.4数值计算方案(Solution of Numerical Simulation)

2.5实际工况冻结温度场数值计算（Numerical Simulation of Actual Working ConditionFreezing Temperature Field）

2.6冻胀及施工过程数值计算(Numerical Simulation of Frozen Heave and The Construction Process)

2.7 本章小结(Summary)

3现场实测研究

3.1研究的目的(Research Purpose)

3.2工程施工简况(Construction Profile)

3.3温度监测(Temperature Monitoring)

3.4压力监测(Pressure Monitoring)

3.5隧道变形监测(Tunnel Deformation Monitoring)

3.6联络通道临时支撑结构变形监测(Connecting Passage TemporaryBracingStructure Deformation Monitoring)

3.7 本章小结(Summary)

4结论及展望

4.1主要结论(Main conclusion)

4.2研究展望(Problems and Prospects)

参考文献

作者简历

一、基本情况

二、专利发明

三、获奖情况

三、研究项目

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