考虑盾构隧道施工过程的衬砌内力计算方法研究

摘要

在盾构隧道衬砌受力分析中,需要按最不利荷载组合方式进行验算.正是基于这种状况,提出了考虑荷载工况组合的衬砌受力分析.依据地铁设计规范,对盾构隧道所受的荷载进行分类,建立盾构隧道的力学分析模型.根据施工过程进行工况组合,计算得到各种工况下衬砌的受力图,最后得到衬砌的受力包络图.对于大直径盾构隧道由于所处地质状况为多层地层,普遍采用的单一地层参数法带来计算的近似性.该文采用的分层地层弹簧系数,可以模拟分层土体的力学计算参数的差异性及注浆前后地层对结构约束的变化.依据相关规范,将地震荷载的计算方法与分布模式应用于盾构隧道的受力分析之中.对注浆荷载的计算采用了均匀分布与线性分布两种分布模式,达到了模拟施工荷载对结构受力的影响.在盾构隧道内力分析中所用的荷载结构法需要正确地评价地层对结构的约束作用和管片间接头刚度,为此进行了参数敏感性分析.最后,结合具体的工程监测项目将计算结果与现场监测数据作出比较,为盾构隧道管片设计的改进提供依据.

目录

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第一章绪论

1.1概述

1.2管片-接缝系统力学模型发展

1.3衬砌上荷载的确定方法

1.4考虑施工过程的分析方法概述

1.5本文的研究工作

第二章荷载计算与结构力学模型

2.1概述

2.2荷载分类

2.3荷载计算方法

2.3.1水土压力

2.3.2自重

2.3.3地基抗力与地层弹簧系数

2.3.4注浆荷载

2.3.5地震荷载

2.3.6荷载分布模式假设

2.4荷载结构法中对结构的模拟

2.4.1管片

2.4.2接缝

2.4.3结构离散化

2.5地层结构法中对结构的模拟

2.5.1地层与结构

2.5.2接触单元

第三章荷载工况的组合与程序实现

3.1概述

3.2荷载结构法中的荷载组合

3.2.1组合方法

3.2.2荷载分项系数的确定

3.2.3杆系有限元力学分析方法及有关假设

3.2.4程序实现方法

3.3地层结构法中工况模拟

3.3.1施工过程分析

3.3.2注浆模拟层概念

3.4计算实例

第四章参数敏感性分析与实测对比

4.1概述

4.2单一地层弹簧与复杂地层弹簧计算比较

4.3程序中参数敏感性分析

4.3.1基本计算条件和计算参数

4.3.2结构受力性态与接头转动刚度的关系

4.3.3结构受力性态与地层刚度的关系

4.4实例计算与现场监测比较

4.4.1 工程概况

4.4.2监测结果与理论计算

第五章结论与展望

5.1结论

5.2今后研究工作展望

参考文献

谢辞

硕士研究生期间发表论文