线性阶段盾构管片接头接触面法向刚度研究

摘要

管片接头抗弯刚度综合反映了管片接头在抵抗外力作用下的接头的变形能力及变形趋势，但实际工程中管片接头的抗弯刚度仅靠经验或原型试验取值，并没有很好的方法来确定。鉴于此，找出一种简单合理的方法来确定管片接头的抗弯刚度值变得尤为重要。
　　本文以法向刚度来衡量接头受力特性，对管片接头力学性能进行理论分析，求出接头法向刚度解析解，结合数值模拟进行分析与验证，试验着重进行研究接头法向刚度产生的原因及衡量方法。论文的主要工作和研究成果具体如下：
　　1、针对螺栓对管片接头力学性态的影响情况，对带斜螺栓的管片接头与不带斜螺栓的管片接头分别进行力学解析，得出各个受力阶段下设斜螺栓接头与不设斜螺栓接头弯矩、转角与法向刚度的关系式，并结合实际工程得到：无论设斜螺栓还是不设斜螺栓接头弯矩-转角都可以法向刚度来表示；在接头弯矩达到极限弯矩前有无螺栓对管片接头的力学性态影响不大。
　　2、为验证以管片接头的法向刚度来衡量管片接头转动刚度的合理性，本文对现有直接头试验进行三维有限元模拟分析得到：接头的力学性态受接头法向刚度的影响，以接头的法向刚度来衡量接头力学性能的高低是合理的；同一轴力作用下，适当增加接头的法向刚度可以提高接头抵抗破坏的能力；接头的法向刚度受轴力作用的影响，轴力越大，接头法向刚度也相对较大。
　　3、为得到管片接头法向刚度的影响因素及衡量方法，本文在接触缺陷理论的基础上用混凝土试块模拟管片，进一步研究接头的接触问题，通过试验研究得出：接触面的粗糙度是影响接触面法向刚度的一个主要因素，且以接触面的方差来衡量接触面的粗糙度及接头的法向刚度是简单合理的。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究的主要工作与方法

2 接头力学解析及螺栓对解析解的影响

2.1 概述

2.2 接头力学模型

2.3 管片接头力学解析

2.4 本章小结

3 法向刚度对接头力学性态影响的有限元分析

3.1 有限元概述

3.2 有限元软件ANSYS

3.3 单元介绍

3.4 直接头有限元模型的建立

3.5 结果分析

3.6 小结

4 接头法向刚度影响因素及衡量方法的研究

4.1 概述

4.2 混凝土粗糙度

4.3 法向刚度理论解析

4.4 试验

4.5 试验结果及分析

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究

致谢