狮子洋隧道通缝式拼装管片衬砌结构的原型试验研究

摘要

近年，我国跨江海水下隧道建设迎来了高速发展时期，采用盾构法施工的隧道在其中所占比重极大。大型跨江海水下隧道断面大、长度长、埋深浅，地质情况多样，导致衬砌结构的计算荷载变得极为复杂，管片衬砌结构受力状况的研究已成为需要迫切解决的重大课题。
　　 论文以铁道部重大科技项目——高速铁路水下盾构法隧道关键结构技术研究为背景，以广州狮子洋隧道大断面原型管片衬砌结构为研究对象，以大型原型试验结合有限元数值模拟分析为研究手段，对通缝式拼装管片衬砌结构在不同水土压作用下的整体内力规律与破坏特征进行研究。
　　 本文主要内容包括：
　　 1、利用“多功能盾构隧道结构体原型加载系统”对通缝式拼装条件下管片衬砌结构进行原型加载试验。其中，对拉梁用于对管片环结构施加径向压力而产生弯矩；环箍梁用于对管片环结构施加环箍力而产生轴力，以此模拟水压。研究在不同荷载作用下原型通缝式拼装管片衬砌结构的力学特征。最后通过破坏试验，获得了数值模拟计算不能表征的结构的破坏特征。
　　 2、采用基于“梁—弹簧模型”的有限元数值分析方法，模拟原型加载试验，通过对通缝式拼装管片衬砌结构在不同荷载作用下的弯矩、轴力计算分析，对比原型试验测试数据，初步探明了管片环衬砌结构的力学特征。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1概述

1.1.1水下盾构隧道的发展概况

1.1.2问题的提出

1.2国内外研究现状

1.2.1盾构法隧道衬砌结构设计模型方面

1.2.2管片衬砌结构计算理论

1.2.3国内外研究手段

1.3研究内容和方法

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法

1.4依托工程背景

1.4.1工程概况

1.4.2地层参数

1.4.3研究对象

第2章 管片结构原型加载试验

2.1试验加载装置

2.1.1土压力的实现

2.1.2水压力的实现

2.1.3地层抗力的模拟

2.2量测项目

2.2.1管片环内力测试

2.2.2管片整体变形测试

2.2.3接头变形测试

2.2.4管片开裂测试

2.3试验准备

2.3.1场地平整

2.3.2管片支撑

2.3.3管片拼装

2.3.4加载系统就位

2.3.5数据采集系统

2.4试验保证措施

2.5本章小结

第3章 通缝式拼装管片环原型加载试验成果分析

3.1试验加载

3.1.1加载方案

3.1.2试验典型工况数据汇总

3.2结构内力

3.2.1土压力不变，水压变化

3.2.2水压力不变，土压变化

3.3结构破坏

3.4本章小结

第4章 通缝式拼装管片环试验数值分析

4.1盾构隧道衬砌结构计算理论

4.1.1计算方法

4.1.2计算荷载

4.1.3计算模型

4.2衬砌环数值计算结果

4.2.1覆土不变、水压变化分析

4.2.2水压不变、土压变化分析

4.3对本试验管片环弯曲刚度有效率的计算

4.3.1弯曲刚度有效率取值方法

4.3.2基于试验结果对η的推算

4.4本章小结

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果