快速轨道交通盾构隧道曲线段通用楔形管片力学特性研究

发布时间：2020-07-25 21:40

【摘要】：随着京津冀一体化协同发展这一国家战略的实施,市中心与卫星城市之间快速轨道交通的需求日益增多,工程项目越来越多,规模也越来越大。地下城市快速轨道交通隧道大多用盾构法施工,为绕过城市建筑物基础及地下管道等地下结构而采用小曲线半径,尤其在软土地区,小曲线半径盾构隧道衬砌结构受力及变形非常复杂,是快速轨道交通盾构隧道设计的关键问题。然而,目前的技术标准均仅适用于列车最高运行速度为80km/h和100km/h的轨道交通线路,没有适用于120km/h快速轨道交通线路的相应技术标准。软土地区快速轨道交通盾构隧道曲线段设计及施工参数控制仍然是目前研究的盲点。本文主要从以下几个方面开展研究工作:(1)盾构隧道通用楔形管片纵向刚度分析。文章建立壳—弹簧模型对盾构隧道进行纵向刚度的模拟分析,揭示不同荷载下的隧道纵向挠度曲线,给出不同位置管片中点挠度与外荷载之间的关系,最后讨论纵缝及封顶块位置对隧道纵向刚度的影响。(2)直线段盾构隧道在施工阶段力学性能分析。文章建立直线段盾构隧道施工阶段考虑塑性损伤的壳—弹簧模型,揭示管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力对通用楔形管片受力、变形以及损伤的影响。(3)曲线段盾构隧道在施工阶段力学性能分析。文章建立曲线段盾构隧道施工阶段考虑塑性损伤的壳—弹簧模型,揭示曲线半径、管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力对通用楔形管片受力、变形以及损伤的影响。本文依托天津Z2号线工程,采用abaqus有限元软件研究了施工阶段不同曲线半径、管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力对盾构隧道通用楔形管片力学性能的影响,给出了不同曲线半径、管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力作用下盾构隧道通用楔形管片应力、变形及损伤变化规律,为盾构隧道衬砌结构的设计与施工提供指导。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.43
【图文】：

示意图,计算简图,隧道,管片

种处理方法过高的评价了管片刚度，计算结果有效率和弯矩提高率两个参数，考虑接头环的整体刚度下降，同时考虑错缝拼装的拼接效取管片环的刚度为 EI，考虑到管片接头对弯计算中引入弯矩提高率，管片本体所受弯矩(1 )M。将管片接头看成可以自由转动的铰，结构模型隧道围岩物理力学特性优良的岩质隧道中，结构kler 弹性地基假设进行计算。11-12]将管片主断面作为梁进行模型化处理，采用弹簧模拟环间接头，采用地基弹簧模拟地层旋转刚度、剪切刚度的取值，可以合理评价接头的荷载体系示意图如图 1-2 所示。

单元模型,纵向力学性能,接头模型,荷载模式

梁—接头单元模型

接头模型,荷载模式

图 1-4 梁—接头模型的荷载模式构纵向力学性能研究结构体系由管片环通过纵向接头连接而成，因此有较大的削弱，隧道衬砌结构沿隧道纵向的埋存在土体与结构相互作用问题，加之在不同水性质不断变化，使得盾构隧道衬砌结构纵向的得非常复杂。究成果，存在多种盾构隧道纵向结构设计的简主要有纵向等效连续化模型[14-16]、纵向梁—弹型在隧道纵向上利用刚度等效的方法，把由接头等效为具有同一刚度和结构特性的均匀连续梁片环，以轴向弹簧、剪切弹簧、转动弹簧模拟20]用矩形壳单元模拟管片，采用重合的双节点组

【参考文献】