线性阶段盾构管片接头接触面法向刚度研究
本文选题:盾构隧道 切入点:管片接头 出处:《郑州大学》2016年硕士论文
【摘要】:管片接头抗弯刚度综合反映了管片接头在抵抗外力作用下的接头的变形能力及变形趋势,但实际工程中管片接头的抗弯刚度仅靠经验或原型试验取值,并没有很好的方法来确定。鉴于此,找出一种简单合理的方法来确定管片接头的抗弯刚度值变得尤为重要。本文以法向刚度来衡量接头受力特性,对管片接头力学性能进行理论分析,求出接头法向刚度解析解,结合数值模拟进行分析与验证,试验着重进行研究接头法向刚度产生的原因及衡量方法。论文的主要工作和研究成果具体如下:1、针对螺栓对管片接头力学性态的影响情况,对带斜螺栓的管片接头与不带斜螺栓的管片接头分别进行力学解析,得出各个受力阶段下设斜螺栓接头与不设斜螺栓接头弯矩、转角与法向刚度的关系式,并结合实际工程得到:无论设斜螺栓还是不设斜螺栓接头弯矩-转角都可以法向刚度来表示;在接头弯矩达到极限弯矩前有无螺栓对管片接头的力学性态影响不大。2、为验证以管片接头的法向刚度来衡量管片接头转动刚度的合理性,本文对现有直接头试验进行三维有限元模拟分析得到:接头的力学性态受接头法向刚度的影响,以接头的法向刚度来衡量接头力学性能的高低是合理的;同一轴力作用下,适当增加接头的法向刚度可以提高接头抵抗破坏的能力;接头的法向刚度受轴力作用的影响,轴力越大,接头法向刚度也相对较大。3、为得到管片接头法向刚度的影响因素及衡量方法,本文在接触缺陷理论的基础上用混凝土试块模拟管片,进一步研究接头的接触问题,通过试验研究得出:接触面的粗糙度是影响接触面法向刚度的一个主要因素,且以接触面的方差来衡量接触面的粗糙度及接头的法向刚度是简单合理的。
[Abstract]:The bending stiffness of segment joint reflects the deformation ability and deformation trend of segment joint under the action of resisting external force, but the bending stiffness of segment joint in actual engineering is only determined by experience or prototype test. In view of this, it is very important to find a simple and reasonable method to determine the bending stiffness of segment joints. The mechanical properties of segment joint are theoretically analyzed, and the analytical solution of normal stiffness of joint is obtained, which is analyzed and verified by numerical simulation. The main work and results of this paper are as follows: 1. Aiming at the influence of bolts on the mechanical behavior of segment joints, The mechanical analysis of segment joint with and without oblique bolt is carried out, and the relationship between bending moment, rotation angle and normal stiffness of inclined bolt joint and non-oblique bolt joint is obtained. Combined with practical engineering, it is obtained that the moment-rotation angle of the joint can be expressed by normal stiffness, whether with or without oblique bolt. The effect of bolts on the mechanical behavior of segment joint is not significant before the moment of joint reaches the ultimate moment. In order to verify the rationality of segment joint rotation stiffness, the normal stiffness of segment joint can be measured by normal stiffness. In this paper, the three-dimensional finite element simulation of the existing direct head test shows that the mechanical behavior of the joint is affected by the normal stiffness of the joint, it is reasonable to measure the mechanical properties of the joint by the normal stiffness of the joint, and the mechanical behavior of the joint under the same axial force is reasonable. The normal stiffness of the joint can be increased by increasing the normal stiffness of the joint, and the normal stiffness of the joint is affected by the axial force, the greater the axial force is, the greater the axial force is. The normal stiffness of the joint is also relatively large. In order to obtain the influence factors and the measuring method of the normal stiffness of the segment joint, the contact problem of the joint is further studied in this paper, based on the theory of contact defect, the concrete test piece is used to simulate the segment. The experimental results show that the roughness of the contact surface is a main factor affecting the normal stiffness of the contact surface, and it is simple and reasonable to measure the roughness of the contact surface and the normal stiffness of the joint by the variance of the contact surface.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U455.43
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,本文编号:1657260
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