当前位置:主页 > 经济论文 > 建筑经济论文 >

地铁暗挖车站STS管幕支护结构的力学性能研究

发布时间:2018-02-12 02:36

  本文关键词: 超浅埋 暗挖车站 STS管幕结构 力学性能 破坏特征 计算方法 出处:《东北大学》2015年博士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:传统管幕结构在钢管问仅用锁口进行连接,因此在施工过程中钢管受到的横向约束作用较弱,主要依靠管幕中钢管混凝土结构的纵向强度以及临时支护结构形成“棚架”支护体系。为此,管幕结构在开挖期间必须辅以密集的型钢支撑体系,且严格控制开挖步距,以确保管幕的承载能力和变形满足要求。繁琐的临时支护结构和复杂的力学体系转换对施工过程带来诸多不便。STS管幕结构在传统管幕的基础上利用高强度螺栓和翼缘板将相邻钢管连成整体,显著提高了其横向承载能力,施工过程中能减少繁杂的临时支撑。论文依托超浅埋STS管幕工法地铁暗挖车站为工程背景,以STS管幕结构为研究对象,采用模型试验、数值模拟以及理论分析的方法研究了施工过程中STS管幕结构的作用机制以及STS管幕构件的破坏模式和力学性能。主要研究和成果如下:通过对称集中荷载作用下STS管幕构件的力学性能试验,研究了STS管幕构件的工作机理及破坏模式,探讨了钢管间距、翼缘板厚度、横向连接方式、混凝土强度等级、螺栓间距、均布荷载等关键参数对其STS管幕构件承载力的影响。结果表明,下翼缘板焊接对STS管幕承载力的影响最为显著,而钢管间距、翼缘板厚度对STS管幕构件的承载力具有一定影响,上翼缘板焊接、混凝土强度等级以及通长螺栓等因素对STS管幕构件力学性能的影响较小。通过单点集中荷载作用下STS管幕构件的力学性能试验,研究了STS管幕构件在集中荷载作用下的破坏模式和工作机理,并探讨了不同横向连接方式、翼缘板厚度、混凝土强度等级等参数对STS管幕构件极限承载力和刚度的影响。结果表明,在集中荷载下STS管幕构件发生弯曲破坏,而下翼缘板焊接对其承载力影响最为显著,通长螺栓、混凝土强度、上翼缘板焊接等参数STS管幕构件承载力的影响较小,但是混凝土强度降低时构件延性得到改善,而上翼缘板焊接时构件的刚度提高较为明显。根据STS管幕构件的受力特点和破坏模式,确定了STS管幕构件在不同横向连接方式下的极限承载力计算公式,理论公式计算结果与试验结果吻合良好。根据STS管幕构件的受力和破坏特点,利用ABAQUS有限元程序建立了STS管幕构件的计算模型,研究其工作机理,并对翼缘板厚度、钢管壁厚、管间混凝土含量等参数对STS管幕构件的影响进行了分析。通过对不同翼缘板厚度和钢管壁厚的STS管幕构件进行计算,发现翼缘板厚度和钢管壁厚之比过大或过小均会影响STS管幕试件的破坏形式,得出二者比值在1.0-1.3之间较为合理,钢管和翼缘板能够同时发生屈服,不仅充分发挥了二者的材料性能,还能改善STS管幕构件的延性。二者比值小于1.0时,只有翼缘板达到屈服强度;而值大于1.3时,只有钢管达到屈服强度。
[Abstract]:The traditional pipe curtain structure is only connected with the steel pipe by locking, so the transverse constraint of the pipe is weak in the construction process. It mainly depends on the longitudinal strength of concrete-filled steel tube structure in pipe curtain and the temporary support structure to form "scaffolding" support system. For this reason, the pipe curtain structure must be accompanied by a dense steel supporting system during excavation, and strictly control the step of excavation. In order to ensure that the bearing capacity and deformation of the pipe curtain meet the requirements. Tedious temporary support structure and complex mechanical system transformation will bring a lot of inconvenience to the construction process. STS pipe curtain structure on the basis of the traditional pipe curtain use of high strength bolts and. The flange plate connects the adjacent steel tubes as a whole, The lateral bearing capacity is improved significantly, and the complicated temporary support can be reduced in the construction process. Based on the engineering background of ultra-shallow buried STS tube screen underground excavating station, taking the STS pipe curtain structure as the research object, the model test is adopted. Numerical simulation and theoretical analysis are used to study the mechanism of STS pipe curtain structure during construction and the failure mode and mechanical properties of STS pipe curtain members. The main results are as follows: under the action of symmetrical concentrated load. Mechanical performance Test of STS Tube Curtain member, The working mechanism and failure mode of STS pipe curtain members are studied. The steel pipe spacing, flange plate thickness, transverse connection mode, concrete strength grade and bolt spacing are discussed. The influence of the key parameters such as uniform load on the bearing capacity of the STS tube curtain member shows that the lower flange plate welding has the most significant influence on the STS pipe curtain bearing capacity, while the steel tube spacing and the thickness of the flange plate have a certain influence on the bearing capacity of the STS tube curtain member. The effects of welding of upper flange plate, strength grade of concrete and bolt length on mechanical properties of STS tube curtain members are small. The mechanical properties of STS tube curtain members under single point concentrated load are tested. The failure mode and working mechanism of STS tube curtain members under concentrated load are studied, and the thickness of flange plate in different transverse connection modes is discussed. The influence of concrete strength grade on the ultimate bearing capacity and stiffness of STS tube curtain member. The results show that the bending failure of STS tube curtain member occurs under concentrated load, and the welding of lower flange plate has the most significant effect on its bearing capacity. The strength of concrete and welding of upper flange plate have little effect on the bearing capacity of STS tube curtain, but the ductility of the member is improved when the strength of concrete decreases. According to the stress characteristics and failure mode of STS tube curtain members, the calculation formula of ultimate bearing capacity of STS tube curtain members under different transverse connection modes is determined. The calculated results of the theoretical formula agree well with the experimental results. According to the stress and failure characteristics of the STS tube curtain members, the calculation model of the STS tube curtain members is established by using the ABAQUS finite element program, the working mechanism is studied, and the thickness of the flange plate and the wall thickness of the steel tube are studied. The influence of concrete content between pipes on STS tube curtain members is analyzed. The STS tube curtain members with different flange plate thickness and steel tube wall thickness are calculated. It is found that the ratio of flange plate thickness to steel tube wall thickness is too large or too small to affect the failure form of STS tube curtain specimen. It is concluded that the ratio of the two factors is reasonable between 1.0-1.3, and the steel tube and flange plate can yield simultaneously. The ductility of STS tube curtain members can be improved by giving full play to their material properties. When the ratio of the two is less than 1.0, only flange plates can reach yield strength, while when the value is greater than 1.3, only the steel pipe reaches yield strength.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU93

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 林辉升;高层建筑用钢管柱的焊接[J];西部探矿工程;2002年06期

2 许沙生;;大直径厚壁钢管柱制作及安装的质量监控方法[J];广州建筑;2006年03期

3 程颖;佘小颉;;三维倾斜钢管柱结构的制作与安装[J];泰州职业技术学院学报;2008年01期

4 高金良;;济南国际会展中心钢管柱施工技术[J];建设科技;2012年08期

5 司书凯;鹿群;仲晓梅;;地下钢管柱定位安装方法述评[J];施工技术;2012年S1期

6 刘锦龙;高雪芳;殷湘舰;;浅谈钢管柱制作工艺[J];工业建筑;2012年S1期

7 张晓兵;苏永波;;过程方法在钢管内核心混凝土施工质量控制中的应用[J];安阳师范学院学报;2013年02期

8 温建成;;高空大直径斜向钢管柱施工技术[J];江苏建筑;2013年05期

9 祖云峰,,孙基风,祝代红,刘力;应用压入式钢管柱支承基础的尝试[J];工业建筑;1997年01期

10 黄东海;钢管柱的制作和安装[J];福建建设科技;1998年04期

相关会议论文 前10条

1 罗永赤;;钢管树状柱设计分析[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第一册)[C];2005年

2 贾利民;;天津津塔核心筒十字加劲贯通圆钢管柱制作[A];'2012中国钢结构行业大会论文集[C];2012年

3 李建高;柳伟;;深孔水下钢管柱一次定位安装技术[A];中国土木工程学会第十五届年会暨隧道及地下工程分会第十七届年会论文集[C];2012年

4 李建高;;深孔水下钢管柱一次定位安装技术[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年

5 汤汉平;刘建;陈庆能;;赛格广场大厦钢管柱制作工艺的研究与实践[A];中国钢协钢-混凝土组合结构协会第七次年会论文集[C];1999年

6 彭福明;张新山;赵英杰;段斌;;某工程钢管柱的开裂原因分析及卸载加固[A];中国钢结构协会房屋建筑钢结构分会2013年学术年会论文集[C];2013年

7 赵玉建;王尚飞;;某工程钢框架箱型钢管混凝土柱施工技术[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2010)[C];2010年

8 牟在根;王树和;;钢管柱的多目标模糊优化设计研究[A];管结构技术交流会论文集[C];2001年

9 李龙海;武雄飞;;成都国金中心劲性钢管柱综合施工技术[A];第四届全国钢结构工程技术交流会论文集[C];2012年

10 邱英亮;滕军;令狐延;李祚华;;京基100大厦钢管混凝土柱浇筑高度分析[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年

相关重要报纸文章 前8条

1 ;中国钢结构行业之现状[N];世界金属导报;2007年

2 柏莲邋记者 马生泓;他们在T3(下)[N];中华建筑报;2008年

3 杨保川;靠技术和质量赢得市场[N];中国建材报;2006年

4 本报记者 夏艺心 通讯员 张雪芹 常霄霄;科研攻关铸精品 技术创新谱华章[N];中华建筑报;2011年

5 葛梅邋杨蕾;给“奥运之鸟”安个家[N];中国质量报;2007年

6 杨保川;科技铸就钢构品牌[N];建筑时报;2005年

7 记者 江致礼 通讯员 王光普 沈志晶;奥运工程——您所不知道的故事[N];首都建设报;2008年

8 刘关;T3航站楼:钢与混凝土铸就奇迹[N];中国房地产报;2008年

相关博士学位论文 前1条

1 关永平;地铁暗挖车站STS管幕支护结构的力学性能研究[D];东北大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 张茗玮;装配式钢管内套筒-T型件梁柱连接节点力学性能分析[D];青岛理工大学;2015年

2 高卫欣;仿古建筑方钢管柱与圆钢管柱连接抗震性能试验及ABAQUS有限元分析[D];西安建筑科技大学;2015年

3 李家丞;方钢管柱壁外套管式节点抗震性能研究与理论计算分析[D];昆明理工大学;2016年

4 李新章;冲刷裸露钢管混凝土桩—混凝土承台边节点的抗震性能研究[D];中国矿业大学;2016年

5 李兆阳;碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢管柱力学性能数值分析[D];长安大学;2016年

6 胡爽;基于红外热像技术的钢管混凝土密实度缺陷检测探究[D];重庆大学;2016年

7 赵鹏飞;大长细比钢管混凝土柱受火工作机理研究[D];重庆大学;2016年

8 刘晓雷;新型钢管空心混凝土板的工程施工应用[D];华南理工大学;2012年

9 裴万吉;复式钢管混凝土柱力学性能研究[D];长安大学;2005年

10 张忠良;超大截面箱型钢管混凝土施工技术的研究与应用[D];安徽理工大学;2012年



本文编号:1504589

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/1504589.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e9c0e***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com