站台用盾构辅助推进装置结构轻量化及装配序列规划研究
发布时间：2022-01-09 09:00
国内地铁施工分为区间隧道施工和地铁站台施工,区间隧道施工以盾构法为主,地铁站台施工以明挖法、矿山法为主。施工过程难以充分发挥盾构施工优势,也降低了地铁施工效率。为此,基于国外地铁站台盾构法施工思路,提出了在地质围岩自稳性较好的地铁站台采用盾构法,但不借助管片衬砌的施工方案,并针对盾构无管片推进进行了研究,完成了盾构辅助推进装置的方案设计,随后对装置进行了有限元分析以及轻量化设计,并借助遗传算法对装置在隧道内的装配序列进行了规划。论文的主要内容如下:1、针对围岩自稳性较好的地铁站台施工,提出了盾构不借助管片实现隧道开挖,并完成了盾构辅助推进装置的方案设计;基于设计方案,对装置的工作原理以及部件组成进行简要介绍;结合广州某地铁站台地质参数,对装置进行了选型及参数计算。2、基于地铁站台地质分析,确定了盾构辅助推进装置的三种计算工况;基于ANSYS软件,在三种计算工况下,对连接柱部件、撑靴架等关键结构进行力学性能分析;基于有限元结果分析,确定了最危险的计算工况,并对应力集中的结构提出改进意见。3、基于最危险计算工况,采用ANSYS软件对撑靴架结构进行了轻量化设计;采用分组、分阶段的轻量化思路,...
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连体盾构机示意图
西南交通大学硕士研究生学位论文第7页第2章盾构辅助推进装置方案设计在围岩自稳性较好的地铁站台，要盾构机不借助管片衬砌进行隧道开挖，盾构辅助推进装置必须能够为盾构机提供足够大的推进反力。目前，土压平衡盾构不借助管片实现隧道开挖在国内尚属首次，没有类似的原理方案可以借鉴。因此，本章基于提出的盾构辅助推进装置设计方案，简要介绍装置的工作原理及组成，并基于站台地质参数，对装置进行选型及参数计算，为类似盾构辅助推进装置的设计提供参考。2.1盾构辅助推进装置的工作原理盾构辅助推进装置的单次推进循环包含4个阶段，如图2-1所示：（1）撑靴油缸伸出，撑靴板撑紧洞壁，实现装置与隧道洞壁的“固定连接”；（2）推进系统油缸伸出，撑紧在盾构辅助推进装置前端，将撑靴板与洞壁围岩的摩擦力作为盾构推进反力；（3）推进系统油缸回缩，撑靴油缸回缩，撑靴板与洞壁围岩的撑紧状态解除。盾构的前移距离被称为单次推进行程；（4）采用辅助走形小车承载撑靴部件，利用钢绳、电动葫芦等手段，将装置前移至盾构指定位置，随后拆除辅助走形小车。此时，盾构辅助推进装置的单次推进循环结束。此后，装置不断重复该循环，直到地铁站台隧道开挖结束。图2-1一次推进循环的四个工作阶段
西南交通大学硕士研究生学位论文第8页2.2盾构辅助推进装置的主要组成盾构辅助推进装置首先需要在隧道外解体为多个待装配零部件，利用管片小车等运输工具将待装配的零部件运输到指定的装配区域，随后利用拼装机等吊装手段完成零部件的装配过程。在完成地铁站台的开挖后，在隧道内将装置进行解体，随后利用管片小车运输到隧道外。从结构功能的角度出发，盾构辅助推进装置的组成部分包含：顶环部件、连接柱部件、撑靴部件，如图2-2所示。图2-2盾构辅助推进装置的组成2.2.1顶环部件顶环部件为钢板焊接结构，将推进系统油缸推力传递给连接柱部件。顶环部件主要由顶环A、斜柱以及顶环B组成，如图2-3所示。图2-3顶环部件及其组成零件顶环A的圆环尺寸和管片衬砌圆截面尺寸相同，推进系统油缸位置环形分布在顶环A中心区域，使得顶环A上的油缸推力分布相对均匀，如图2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]遗传算法的编码理论研究[J]. 田巧玉,龙建忠. 自动化与仪器仪表. 2013(04)
[2]基于虚拟现实和仿生算法的装配序列优化[J]. 夏平均,姚英学,刘江省,李建广. 机械工程学报. 2007(04)
[3]面向虚拟装配的复杂产品装配建模技术[J]. 宋丽萍,武殿梁,范秀敏,马登哲. 上海交通大学学报. 2007(01)
[4]虚拟现实环境下交互式船舶装配序列规划研究[J]. 宋丽萍,范秀敏,马登哲. 计算机集成制造系统. 2006(06)
[5]基于遗传算法的飞机装配序列规划优化方法[J]. 李原,张开富,王挺,杨海成. 计算机集成制造系统. 2006(02)
[6]遗传算法的编码理论与应用[J]. 余有明,刘玉树,阎光伟. 计算机工程与应用. 2006(03)
[7]基于装配任务的虚拟装配工艺模型研究[J]. 刘检华,宁汝新,姚珺,唐承统. 系统仿真学报. 2005(09)
[8]配合盾构法修建地铁车站的技术方案[J]. 何川,丁建隆,李围. 西南交通大学学报. 2005(03)
[9]软土地质地铁车站盖挖顺作法施工实践及关键技术[J]. 高锦林,王永新. 现代城市轨道交通. 2005(01)
[10]基于虚拟装配的碰撞检测算法研究与实现[J]. 刘检华,姚珺,宁汝新. 系统仿真学报. 2004(08)
博士论文
[1]航天产品虚拟装配工艺设计技术及其应用基础研究[D]. 张丹.南京航空航天大学 2010
[2]盾构先行条件下拓展地铁车站的方案研究及风险分析[D]. 路美丽.北京交通大学 2008
[3]土压平衡盾构机关键参数与力学行为的计算模型研究[D]. 管会生.西南交通大学 2008
[4]数字化预装配环境下装配序列快速规划技术研究[D]. 王孝义.南京理工大学 2006
[5]配合盾构法修建地铁车站的方案及实施技术问题研究[D]. 李围.西南交通大学 2006
[6]遗传算法搜索能力和编码方式研究[D]. 莫鸿强.华南理工大学 2001
硕士论文
[1]风力机装配顺序综合评价方法研究[D]. 李元源.华北电力大学 2013
本文编号：3578391
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
连体盾构机示意图
西南交通大学硕士研究生学位论文第7页第2章盾构辅助推进装置方案设计在围岩自稳性较好的地铁站台，要盾构机不借助管片衬砌进行隧道开挖，盾构辅助推进装置必须能够为盾构机提供足够大的推进反力。目前，土压平衡盾构不借助管片实现隧道开挖在国内尚属首次，没有类似的原理方案可以借鉴。因此，本章基于提出的盾构辅助推进装置设计方案，简要介绍装置的工作原理及组成，并基于站台地质参数，对装置进行选型及参数计算，为类似盾构辅助推进装置的设计提供参考。2.1盾构辅助推进装置的工作原理盾构辅助推进装置的单次推进循环包含4个阶段，如图2-1所示：（1）撑靴油缸伸出，撑靴板撑紧洞壁，实现装置与隧道洞壁的“固定连接”；（2）推进系统油缸伸出，撑紧在盾构辅助推进装置前端，将撑靴板与洞壁围岩的摩擦力作为盾构推进反力；（3）推进系统油缸回缩，撑靴油缸回缩，撑靴板与洞壁围岩的撑紧状态解除。盾构的前移距离被称为单次推进行程；（4）采用辅助走形小车承载撑靴部件，利用钢绳、电动葫芦等手段，将装置前移至盾构指定位置，随后拆除辅助走形小车。此时，盾构辅助推进装置的单次推进循环结束。此后，装置不断重复该循环，直到地铁站台隧道开挖结束。图2-1一次推进循环的四个工作阶段
西南交通大学硕士研究生学位论文第8页2.2盾构辅助推进装置的主要组成盾构辅助推进装置首先需要在隧道外解体为多个待装配零部件，利用管片小车等运输工具将待装配的零部件运输到指定的装配区域，随后利用拼装机等吊装手段完成零部件的装配过程。在完成地铁站台的开挖后，在隧道内将装置进行解体，随后利用管片小车运输到隧道外。从结构功能的角度出发，盾构辅助推进装置的组成部分包含：顶环部件、连接柱部件、撑靴部件，如图2-2所示。图2-2盾构辅助推进装置的组成2.2.1顶环部件顶环部件为钢板焊接结构，将推进系统油缸推力传递给连接柱部件。顶环部件主要由顶环A、斜柱以及顶环B组成，如图2-3所示。图2-3顶环部件及其组成零件顶环A的圆环尺寸和管片衬砌圆截面尺寸相同，推进系统油缸位置环形分布在顶环A中心区域，使得顶环A上的油缸推力分布相对均匀，如图2-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]遗传算法的编码理论研究[J]. 田巧玉,龙建忠. 自动化与仪器仪表. 2013(04)
[2]基于虚拟现实和仿生算法的装配序列优化[J]. 夏平均,姚英学,刘江省,李建广. 机械工程学报. 2007(04)
[3]面向虚拟装配的复杂产品装配建模技术[J]. 宋丽萍,武殿梁,范秀敏,马登哲. 上海交通大学学报. 2007(01)
[4]虚拟现实环境下交互式船舶装配序列规划研究[J]. 宋丽萍,范秀敏,马登哲. 计算机集成制造系统. 2006(06)
[5]基于遗传算法的飞机装配序列规划优化方法[J]. 李原,张开富,王挺,杨海成. 计算机集成制造系统. 2006(02)
[6]遗传算法的编码理论与应用[J]. 余有明,刘玉树,阎光伟. 计算机工程与应用. 2006(03)
[7]基于装配任务的虚拟装配工艺模型研究[J]. 刘检华,宁汝新,姚珺,唐承统. 系统仿真学报. 2005(09)
[8]配合盾构法修建地铁车站的技术方案[J]. 何川,丁建隆,李围. 西南交通大学学报. 2005(03)
[9]软土地质地铁车站盖挖顺作法施工实践及关键技术[J]. 高锦林,王永新. 现代城市轨道交通. 2005(01)
[10]基于虚拟装配的碰撞检测算法研究与实现[J]. 刘检华,姚珺,宁汝新. 系统仿真学报. 2004(08)
博士论文
[1]航天产品虚拟装配工艺设计技术及其应用基础研究[D]. 张丹.南京航空航天大学 2010
[2]盾构先行条件下拓展地铁车站的方案研究及风险分析[D]. 路美丽.北京交通大学 2008
[3]土压平衡盾构机关键参数与力学行为的计算模型研究[D]. 管会生.西南交通大学 2008
[4]数字化预装配环境下装配序列快速规划技术研究[D]. 王孝义.南京理工大学 2006
[5]配合盾构法修建地铁车站的方案及实施技术问题研究[D]. 李围.西南交通大学 2006
[6]遗传算法搜索能力和编码方式研究[D]. 莫鸿强.华南理工大学 2001
硕士论文
[1]风力机装配顺序综合评价方法研究[D]. 李元源.华北电力大学 2013
本文编号：3578391
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