大截面顶管工作井结构整体受力性能研究

发布时间：2017-03-25 07:11

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【摘要】：顶管施工由于开挖量小,快捷方便,而且具有较好的经济效益,得到了广泛的应用。顶管施工一般在工作井中进行,井体需要承受顶管向前顶进的所有水平顶力,因此,井体的整体受力性能是顶进能否成功的关键。如今,由于城市发展的需要,顶管直径和长度逐渐增加,所需水平顶力也随之增大,工作井井体整体受力也变得越复杂,若引起井体产生的应力应变过大,井体就会开裂破坏,甚至导致井体的倾覆。本文主要针对佛山市某顶管工程大截面顶管圆形工作井的稳定性作研究。在现有的顶管工作井研究的理论和实践基础上,本文通过理论分析,数值模拟,实时监测数据等手段,全面深入地分析顶管工作井在顶管施工过程中的受力变形及其稳定性,以及探究顶管井在开挖和顶进状态下周边土体的受力变形特性。具体基于以下内容作分析研究：1.结合实际顶管施工特点,从理论的角度分析各种工作井井体与周边土体的受力特性和探讨顶管顶力的计算方法以及影响因素,计算出实际顶管工程的控制顶力以及确定相关的计算参数。2.利用有限元软件,以现场顶管施工的各项参数为依据,对顶管工作井开挖和顶进阶段进行三维数值模拟,并对数值模拟的运算结果进行深入的分析与研究。3.根据实际的顶管工程和本论文的研究目的,编制一套切实可行的监测方案。通过对佛山市某顶管工程的圆形沉井工作井进行监测,收集有关工作井应力应变等数据,制成相应的变化曲线,并将该监测结果和三维模拟计算结果分析对比,进行比较验证。4.最后,在上述工作的基础上,总结出在开挖和顶进过程中工作井井体整体的受力性能以及土体的受力和变形特点,并以此为根据提出一些可行的顶管井设计原则。模拟结果分析表明,井体的受力和变形受井体深度及顶进距离影响；土体的受力和变形有一定的空间效应；井体底板和后靠背在管片顶进过程中发挥着重要的作用,可对底板和后靠背做优化设计,以提高井体的整体受力性能。现场监测数据与模拟结果吻合,验证了数值模型的准确性。
【关键词】：顶管工作井 受力性能 顶进阶段 数值模拟 圆形工作井
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU990.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究的目的和意义12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 经验方法13
• 1.3.2 理论方法13-14
• 1.3.3 数值分析方法14-15
• 1.4 研究现状的评述15
• 1.5 本文的研究思路及主要内容15-17
• 第二章 顶管工作井理论分析17-26
• 2.1 顶管工作井的受力性能探讨17-21
• 2.1.1 圆形沉井工作井受力性状分析17-18
• 2.1.2 矩形沉井工作井的受力性状分析18-19
• 2.1.3 圆形SMW工法工作井受力分析19-20
• 2.1.4 矩形SMW工法工作井受力分析20-21
• 2.2 顶管施工中总顶力计算方法探讨21-25
• 2.2.1 总顶力影响因素分析21-22
• 2.2.2 顶管总顶力计算22-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 顶管工作井数值模拟26-39
• 3.1 工程概况26-27
• 3.2 工程地质及水文地质情况27-30
• 3.3 计算参数的确定30-35
• 3.3.1 土体本构模型的选择30-31
• 3.3.2 土体物理力学指标31
• 3.3.3 结构构件的模拟31-32
• 3.3.4 控制顶力的计算32-35
• 3.5 模型的基本假设35-36
• 3.6 计算工况36-37
• 3.8 施工过程模拟的实现37-38
• 3.9 本章小结38-39
• 第四章 顶管工作井数值模型结果分析39-66
• 4.1 数值模型的介绍39-40
• 4.2 开挖阶段数值模型分析40-51
• 4.2.1 工作井井体受力性能分析40-46
• 4.2.2 土体变形性状分析46-51
• 4.3 顶进阶段数值模型分析51-64
• 4.3.1 工作井井体受力性能分析53-60
• 4.3.2 土体变形性状分析60-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 顶管工程现场监测与结果分析66-78
• 5.1 监测的意义66
• 5.2 监测项目66-68
• 5.2.1 测点布置67-68
• 5.2.2 监测工作周期与监测频率68
• 5.3 监测数据与数值模拟结果对比分析68-77
• 5.3.1 工作井井体水平应力分析与比较69-72
• 5.3.2 工作井井体水平位移分析与比较72-75
• 5.3.3 工作井井体侧土水平压力分析与比较75-77
• 5.4 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 结论78-79
• 展望79-80
• 参考文献80-84
• 攻读学位期间发表论文84-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘乔;;浅谈顶管技术在我国的发展[J];价值工程;2012年18期

2 彭春强;张毅;范民权;;超大直径钢筋混凝土顶管在排水工程中的应用[J];特种结构;2011年04期

3 绳结z

本文编号：266841