盾构隧道接头螺栓受损对管片结构力学性能的影响分析
发布时间：2021-10-27 03:31
自21世纪以来,我国加快了城市化建设道路,为了缓解城市化快速发展而带来的交通拥堵压力,以地铁为主的城市轨道交通工程得到大量的建设。目前,地铁施工方法主要有明挖法、盖挖法和暗挖法,而我国城市地铁暗挖施工时主要采用盾构法。盾构法施工时,衬砌结构由一环环的管片通过接头连接而成,因此,接头在管片结构中承担着重要的作用,一旦接头受损,管片结构的安全稳定将受到严重影响,然而国内外对地铁盾构隧道接头螺栓损坏的原因和处治措施研究不多,螺栓扭断对管片结构力学行为的影响也不明确,基于此,本论文依托工程实际开展地铁盾构隧道接头螺栓损坏的原因和处治措施的研究,并通过数值计算分析接头螺栓扭断对管片结构力学行为的影响,论文主要研究工作及相关成果如下:（1）通过文献调研,并结合依托工程实际,总结出接头螺栓扭断的具体原因及处治措施,得出影响接头螺栓安全性及耐久性的因素包括材料因素、环境因素和施工因素等,当接头螺栓扭断后,通常采用的处治措施有钢板加固法、碳纤维加固法等,对受损接头部位的管片进行加固。（2）通过三维数值计算,对比分析了接头螺栓扭断前后管片结构力学行为的差异,得出当接头螺栓扭断后,管片拉应力、压应力均变化不...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
通缝拼装示意图
拼装方式进行管片环的拼装。图1-1 通缝拼装示意图图1-2 错缝拼装示意图（2）接头连接型式及力学模型盾构隧道管片之间通过沿隧道纵向的纵向连接和与之垂直的环向连接进行连接，其连接型式多为螺栓连接，接头连接细部图如图 1-3 所示。因管片环结构整体刚度较大，接头连接就成为了管片结构中相对薄弱的部位，在整个管片结构
西南交通大学硕士研究生毕业论文 第 4 页图1-3 接头连接细部图中也起着十分关键的作用。接头连接受力情况复杂，其力学模型的建立也相对困难。根据现有的研究成果，按照接头处理方式的不同，管片结构的计算模型大体分为以下几种：匀质圆环模型日本土木工程协会（1960）在忽略接头柔性特征并限定地层抗力分布范围基础上，提出了盾构隧道衬砌结构的惯用设计方法。此后，为了考虑接头部分对整环管片的刚度影响，对管片环弯曲刚度折减为 ηEI（弯曲刚度有效率 η<1），即修正惯用法[11]。匀质圆环模型忽略了管片接头的存在，不考虑接头对管片结构受力的影响，将拼装而成的管片环作为一个刚度均匀的结构进行计算。多铰圆环模型该模型将接头视为铰接，这种模型适用范围较小，一般适用于无螺栓连接的管片
【参考文献】：
期刊论文
[1]护盾式TBM隧道回填层对管片受力的影响[J]. 吴圣智,黄群伟,王明年,姜志毅,刘大刚. 中国公路学报. 2017(08)
[2]考虑回填层的护盾式TBM隧道结构设计方法研究[J]. 吴圣智,姜志毅,王明年,刘大刚,董宇苍. 岩土工程学报. 2018(05)
[3]基于摩尔-库仑准则的双护盾TBM掘进参数研究[J]. 王玉锁,何俊男,吴浩,冯高飞,李正辉,王涛,周良,王志龙. 铁道工程学报. 2017(05)
[4]煤矿盾构斜井管片衬砌接头抗弯力学性能的试验研究[J]. 杨醒宇,胡雄玉,杨俊哲,杜彬,晏启祥. 路基工程. 2016(06)
[5]盾构管片接头破坏的弹塑性–损伤三维有限元模型研究[J]. 庄晓莹,张雪健,朱合华. 岩土工程学报. 2015(10)
[6]荷载结构模型在拱顶空洞存在情况下的修正[J]. 应国刚,张顶立,陈立平,房倩,张成平. 土木工程学报. 2015(S1)
[7]盾构衬砌管片接头内力–变形统一模型及试验分析[J]. 朱合华,黄伯麒,李晓军,桥本正. 岩土工程学报. 2014(12)
[8]小半径曲线并大坡度盾构施工管片破损及上浮受力分析[J]. 王宏. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2012(01)
[9]世界地铁发展趋势和运营安全的保障[J]. 闫长安. 现代城市轨道交通. 2011(05)
[10]盾构隧道管片接头抗剪力学性能研究[J]. 郭瑞,何川,苏宗贤,彭志忠. 现代隧道技术. 2011(04)
博士论文
[1]盾构隧道管片衬砌结构稳定性问题研究[D]. 郭瑞.西南交通大学 2014
[2]大直径土压平衡盾构引起的地表变形及掘进控制技术研究[D]. 郭玉海.北京交通大学 2014
[3]饱和成层土中盾构掘进面稳定理论性研究[D]. 刘维.浙江大学 2013
[4]侵蚀环境下盾构隧道结构性能全寿命计算方法研究[D]. 雷明锋.中南大学 2013
[5]盾构扩挖地铁车站地层与建筑物变形规律及控制研究[D]. 吴占瑞.西南交通大学 2013
[6]顶部开孔的地铁隧道火灾烟气扩散特性及控制方法[D]. 袁中原.西南交通大学 2012
[7]大断面水下盾构隧道管片衬砌结构的力学行为研究[D]. 封坤.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]深圳地铁9号线明挖车站工程绿色施工技术及评价方法研究[D]. 马蒙蒙.西南交通大学 2017
[2]兰新二线防风明洞预制构件接头力学试验研究[D]. 于金海.西南交通大学 2017
[3]火灾高温下盾构隧道管片接头损伤研究[D]. 王安华.北京交通大学 2016
[4]考虑临时支撑垫块的沉管隧道管段结构静力计算方法研究[D]. 邢建见.浙江大学 2016
[5]钢板加固地铁盾构隧道纵缝接头承载性能的数值研究[D]. 周书扬.华南理工大学 2015
[6]基于三维非连续接触模型的管片与接头结构力学特性研究[D]. 艾辉军.中南大学 2014
[7]地铁盾构隧道管片接头的理论分析及应用研究[D]. 张鹏.北京交通大学 2011
[8]水下大直径盾构隧道管片衬砌力学特性及接缝防水研究[D]. 于娇.北京交通大学 2010
[9]铁路盾构隧道管片结构接缝力学行为研究[D]. 任玲.西南交通大学 2010
[10]盾构隧道衬砌接头的构造与耐久性的研究[D]. 莫一婷.同济大学 2007
本文编号：3460782
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
通缝拼装示意图
拼装方式进行管片环的拼装。图1-1 通缝拼装示意图图1-2 错缝拼装示意图（2）接头连接型式及力学模型盾构隧道管片之间通过沿隧道纵向的纵向连接和与之垂直的环向连接进行连接，其连接型式多为螺栓连接，接头连接细部图如图 1-3 所示。因管片环结构整体刚度较大，接头连接就成为了管片结构中相对薄弱的部位，在整个管片结构
西南交通大学硕士研究生毕业论文 第 4 页图1-3 接头连接细部图中也起着十分关键的作用。接头连接受力情况复杂，其力学模型的建立也相对困难。根据现有的研究成果，按照接头处理方式的不同，管片结构的计算模型大体分为以下几种：匀质圆环模型日本土木工程协会（1960）在忽略接头柔性特征并限定地层抗力分布范围基础上，提出了盾构隧道衬砌结构的惯用设计方法。此后，为了考虑接头部分对整环管片的刚度影响，对管片环弯曲刚度折减为 ηEI（弯曲刚度有效率 η<1），即修正惯用法[11]。匀质圆环模型忽略了管片接头的存在，不考虑接头对管片结构受力的影响，将拼装而成的管片环作为一个刚度均匀的结构进行计算。多铰圆环模型该模型将接头视为铰接，这种模型适用范围较小，一般适用于无螺栓连接的管片
【参考文献】：
期刊论文
[1]护盾式TBM隧道回填层对管片受力的影响[J]. 吴圣智,黄群伟,王明年,姜志毅,刘大刚. 中国公路学报. 2017(08)
[2]考虑回填层的护盾式TBM隧道结构设计方法研究[J]. 吴圣智,姜志毅,王明年,刘大刚,董宇苍. 岩土工程学报. 2018(05)
[3]基于摩尔-库仑准则的双护盾TBM掘进参数研究[J]. 王玉锁,何俊男,吴浩,冯高飞,李正辉,王涛,周良,王志龙. 铁道工程学报. 2017(05)
[4]煤矿盾构斜井管片衬砌接头抗弯力学性能的试验研究[J]. 杨醒宇,胡雄玉,杨俊哲,杜彬,晏启祥. 路基工程. 2016(06)
[5]盾构管片接头破坏的弹塑性–损伤三维有限元模型研究[J]. 庄晓莹,张雪健,朱合华. 岩土工程学报. 2015(10)
[6]荷载结构模型在拱顶空洞存在情况下的修正[J]. 应国刚,张顶立,陈立平,房倩,张成平. 土木工程学报. 2015(S1)
[7]盾构衬砌管片接头内力–变形统一模型及试验分析[J]. 朱合华,黄伯麒,李晓军,桥本正. 岩土工程学报. 2014(12)
[8]小半径曲线并大坡度盾构施工管片破损及上浮受力分析[J]. 王宏. 石家庄铁道大学学报(自然科学版). 2012(01)
[9]世界地铁发展趋势和运营安全的保障[J]. 闫长安. 现代城市轨道交通. 2011(05)
[10]盾构隧道管片接头抗剪力学性能研究[J]. 郭瑞,何川,苏宗贤,彭志忠. 现代隧道技术. 2011(04)
博士论文
[1]盾构隧道管片衬砌结构稳定性问题研究[D]. 郭瑞.西南交通大学 2014
[2]大直径土压平衡盾构引起的地表变形及掘进控制技术研究[D]. 郭玉海.北京交通大学 2014
[3]饱和成层土中盾构掘进面稳定理论性研究[D]. 刘维.浙江大学 2013
[4]侵蚀环境下盾构隧道结构性能全寿命计算方法研究[D]. 雷明锋.中南大学 2013
[5]盾构扩挖地铁车站地层与建筑物变形规律及控制研究[D]. 吴占瑞.西南交通大学 2013
[6]顶部开孔的地铁隧道火灾烟气扩散特性及控制方法[D]. 袁中原.西南交通大学 2012
[7]大断面水下盾构隧道管片衬砌结构的力学行为研究[D]. 封坤.西南交通大学 2012
硕士论文
[1]深圳地铁9号线明挖车站工程绿色施工技术及评价方法研究[D]. 马蒙蒙.西南交通大学 2017
[2]兰新二线防风明洞预制构件接头力学试验研究[D]. 于金海.西南交通大学 2017
[3]火灾高温下盾构隧道管片接头损伤研究[D]. 王安华.北京交通大学 2016
[4]考虑临时支撑垫块的沉管隧道管段结构静力计算方法研究[D]. 邢建见.浙江大学 2016
[5]钢板加固地铁盾构隧道纵缝接头承载性能的数值研究[D]. 周书扬.华南理工大学 2015
[6]基于三维非连续接触模型的管片与接头结构力学特性研究[D]. 艾辉军.中南大学 2014
[7]地铁盾构隧道管片接头的理论分析及应用研究[D]. 张鹏.北京交通大学 2011
[8]水下大直径盾构隧道管片衬砌力学特性及接缝防水研究[D]. 于娇.北京交通大学 2010
[9]铁路盾构隧道管片结构接缝力学行为研究[D]. 任玲.西南交通大学 2010
[10]盾构隧道衬砌接头的构造与耐久性的研究[D]. 莫一婷.同济大学 2007
本文编号：3460782
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