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施工荷载下盾构隧道管片力学响应分析

发布时间:2018-01-22 00:51

  本文关键词: 施工荷载 盾构 管片 力学响应 三维有限元 出处:《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:自改革开放以来,我国社会和经济都迎来了全新的发展,城市规模大幅度提高,城市人口也不断增加,随之而来的是城市人口增长与基础设施建设之间矛盾的日益突出,首当其冲的地面交通问题。为缓解地面交通压力,全国各大城市纷纷开始建设地铁项目。然而众多工程实践表明大量隧道衬砌管片在施工期间出现破损、错台等问题,严重影响了地铁隧道的使用寿命,研究施工荷载下盾构隧道管片的力学响应已经成为一个亟待解决的问题。 本文主要从以下三个方面对盾构管片在施工期间的力学响应进行分析: (1)施工荷载数据监测。文章中对盾构隧道施工期间的注浆压力、千斤顶推力、盾尾挤压力等施工荷载作了简单介绍,并对日本堤干线排水隧道工程的施工荷载进行了现场数据监测,通过对监测数据的整理得到施工过程中施工荷载的基本数据与变化规律。 (2)运用考虑施工荷载的管片-土体相互作用有限元分析模型对日本堤干线排水隧道工程在施工期间管片力学特性进行数值模拟分析。通过分析计算,得到管片在施工期间的变形、内力等力学行为。 (3)不同施工荷载对管片力学响应的影响分析。运用考虑施工荷载的管片-土体相互作用有限元分析模型,对工程中可能遇到的小曲率半径施工工况进行模拟分析,同时通过改变单一施工荷载的量值,得到不同施工荷载对管片力学响应的影响。 通过对施工期间管片力学响应的有限元分析,总结出盾构施工荷载中的千斤顶推力、注浆压力以及盾尾与管片接触力等施工荷载对管片结构受力特性的影响,,针对现行盾构管片设计中的不足给与建设性意见,在结构设计模型中加以适当的考虑,提高管片耐久性、增加隧道的使用寿命。
[Abstract]:Since the reform and opening up, China's society and economy have ushered in a new development, the scale of the city has greatly increased, the urban population is also increasing. The contradiction between urban population growth and infrastructure construction is increasingly prominent, the first ground transportation problem. In order to alleviate the ground traffic pressure. Many large cities have begun to build subway projects. However, a large number of engineering practices show that a large number of tunnel lining segments in the construction period appear damaged, staggered and other problems, which seriously affected the service life of subway tunnels. It is an urgent problem to study the mechanical response of shield tunnel segment under construction load. In this paper, the mechanical response of shield segment during construction is analyzed from the following three aspects: 1) data monitoring of construction load. This paper briefly introduces the grouting pressure, Jack thrust and shield tail extrusion force during the construction of shield tunnel. The construction load of the drainage tunnel project of dike trunk line in Japan is monitored on the spot, and the basic data and variation law of the construction load in the construction process are obtained through the collation of the monitoring data. The finite element analysis model of segment soil interaction considering the construction load is used to simulate the mechanical characteristics of the segment in the construction of the drainage tunnel of the main dike in Japan. The deformation, internal force and other mechanical behaviors of the segment during construction are obtained. 3) the influence of different construction loads on the mechanical response of segments is analyzed. The finite element analysis model of segment soil interaction considering construction load is used. This paper simulates and analyzes the construction conditions of small radius of curvature which may be encountered in engineering, and obtains the influence of different construction loads on the mechanical response of segments by changing the value of single construction load. Based on the finite element analysis of the mechanical response of segment during construction, the influence of Jack thrust, grouting pressure and contact force between shield tail and segment on the mechanical characteristics of segment structure is summarized. In order to improve the durability of shield segment and increase the service life of tunnel, some constructive suggestions are given in the design of shield segment.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U455.43

【参考文献】

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本文编号:1453090

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