不同横向连接形式对管幕结构力学性能的影响研究

摘要

STS(Steel Tube Slab)工法是地下工程施工的一种工法，以单管顶进为基础，各单管依靠中间翼缘板、螺栓等连接构件相连形成管排，在中间灌入混凝土，形成管幕结构，然后在管幕的支护下进行开挖。对于穿越城市主干道的道路，且在超浅埋地质条件下，采用管幕工法支护体系有着独特的优点:强度高，刚度大，地表沉降小。STS工法在国内无使用先例。管幕结构的连接处为薄弱环节，论文针对不同连接形式的连接参数进行力学性能分析研究。 论文以沈阳市地铁十号线与远期规划七号线的换乘车站东北大马路站为工程依托，采用有限元软件ABAQUS对STS(Steel Tube Slab)管幕结构以及小钢管连接形式和钢板连接形式的三种管幕结构进行了受弯性能研究。论文采用单一变量控制法探讨了三种连接形式下主要设计参数对管幕构件受弯性能的影响，分析了管幕构件的工作机理、承载力及刚度等变化规律。 通过对三种新型管幕结构的模拟计算分析，发现有以下规律:三种连接形式的管幕构件其承载力及刚度大小顺序为:STS管幕构件＞钢板连接形式的管幕构件＞小钢管连接形式的管幕构件。STS管幕构件，影响其承载力及刚度大小的因素依次为翼缘板是否焊接、翼缘板壁厚、翼缘板上下间距、混凝土强度等级;小钢管连接的管幕构件，影响因素顺序依次为小钢管偏心距、管径大小、壁厚大小、中间嵌入型钢;钢板混凝土连接形式的管幕构件，影响因素顺序依次为翼缘板间距、翼缘板壁厚、混凝土强度等级。且通过计算各构件的承载力，均能满足该车站最不利工况下的承载力要求。

目录

声明

摘要

1．1．1研究背景

1．1．2研究意义

1．2国内外的研究发展现状

1．2．1管幕工法的研究现状

1．2．2钢管混凝土的研究现状

1．3本文的主要研究内容

2．1引言

2．2 ABAQUS有限元分析软件简介

2．3数值模型的建立

2．3．1模型概况

2．3．2材料本构关系模型

2．3．3非线性求解过程

2．4结果分析

2．5最不利工况及最大荷载研究分析

2．5．1东北大马路站工况分析

2．5．2土压力计算

2．5．3荷载等效计算

2．6本章小结

第3章STS管幕构件连接参数的分析研究

3．1引言

3．2各材料力学参数

3．3各分析参数对构件抗弯性能的影响

3．3．1工作机理

3．3．2混凝土强度等级的影响

3．3．3翼缘板壁厚的影响

3．3．4翼缘板上下间距的影响

3．3．5翼缘板焊接的影响

3．4本章小结

第4章小钢管连接形式管幕构件连接参数的分析研究

4．1引言

4．2模型概况

4．3各分析参数对构件抗弯性能的影响

4．3．1工作机理

4．3．2小钢管壁厚的影响

4．3．3小钢管管径的影响

4．3．4小钢管偏心的影响

4．3．5小钢管中间嵌入型钢的影响

4．3．6下翼缘板的影响

4．4本章小结

第5章钢板连接形式管幕构件连接参数的分析研究

5．1引言

5．2模型概况

5．3各分析参数对构件抗弯性能的影响

5．3．1工作机理

5．3．2混凝土强度的影响

5．3．3翼缘板壁厚的影响

5．3．4翼缘板间距的影响

5．4三种管幕构件对比分析

5．4．1承载力对比分析

5．4．2优缺点对比分析

5．5本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

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