经典Timoshenko梁理论在盾构隧道纵向不均匀变形中的适用及相关研究
发布时间：2020-12-09 04:24
已建成地铁盾构隧道在长期的运营过程中,由于受到复杂的地质力学及环境影响,隧道纵向结构不可避免会产生非均匀变形,直接影响运营安全和舒适性。因此对盾构隧道纵向结构变形的研究十分必要。由于盾构管片是拼装而成的复杂大型结构体,对其纵向结构力学性能的研究仍属难题,针对此专题,本文分别采用基础理论、模型试验和数值模拟的方法对其进行研究,主要内容如下:(1)采用弹性地基上Timoshenko梁模拟地层中纵向盾构隧道结构,以位移、转角、弯矩和剪力为初参数,通过传递矩阵法求解,建立了能够同时考虑剪切效应和弯曲效应的纵向盾构隧道结构计算模型,给出盾构隧道纵向结构的内力和变形解。(2)依托南京地铁一号线盾构区间隧道,自行设计和制作了相似比为1:40的模型隧道和试验加载系统。分别对均质隧道和模型隧道进行了加载试验,通过对试验数据分析,初步得出了本实验纵向抗弯刚度有效率范围为0.15～0.26。对模型土中隧道进行了局部加载试验,根据位移数据对结构剪切刚度进行反分析,初步得出本实验等效剪切刚度修正系数的范围为0.05～0.1。(3)分别采用数值模拟软件Midas GTS和理论方法对三种下卧土层条件下盾构隧道沿纵向...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１上海地铁二号线纵向变形［５］??１??
?Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｓｈａｎｇｈａｉ?Ｍｅｔｒｏ?Ｌｉｎｅ?２ｔ５］??图１．１所示为上海地铁２号线某区间隧道于２０１０年５月发现产生了较大的??不均匀沉降，其平均沉降速率约为０．３？０．４?ｍｍ／ｄ，导致洞口和泵站附近局部隧道??沉降曲线的斜率较大。对列车运营和隧道结构安全构成了威胁，且隧道多处出现?＇??了渗漏水现象，在其泵站沉降最大的位置出现了严重道床与管片脱开的现象。??上海市地铁一号线于１９９５年４月投入运营［６］，是上海地铁的主要南北线。??自１９９５年投入使用以来，己经有了大幅度的沉降，到２０１０年底，一号线的平均??累积沉降量已达到１１１毫米。在纵向上发生了不均匀沉降，最大位移发生在人民??广场地铁站附近，为２９５＿，最小位移位于上海室内体育场地铁站附近，仅为??０．８ｍｍ〇??过量的纵向不均匀变形导致环与环之间的开裂和错台等变形
??图１．４纵向等效连续化模型［１２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?Ｍｏｄｅｌ１１２１??其提出的纵向等效抗弯刚度表达式为：??（ＥＤｅｇ?＝＾ｎ、，。?ａ－２）??ＣＯＳ?（ｐ－＼－｛（ｐ?＋?７ｔ?１２）??式中：￥——中性轴位置角度??Ｅ〇一一截面弹性模量??Ｉｃ一一截面惯性矩??殷建国等［１３］假设纵向有效刚度比恒定并且纵向可变，通过沉降曲线进行反??算，分析纵向沉降对盾构隧道的影响影响。??蒋通等Ｍ基于纵向等效连续化模型，建立了地震引起不均匀沉降作用下，盾??构隧道弹塑性受力的简化计算方法。并以上海市延安路越江盾构法隧道为例，进??行了算例分析。??张志强等［１５］釆用纵向等效连续化模型对南京过江隧道进行了计算，并与有限??元模拟结果对比分析。??郑永来等［１６］基于地铁纵向不均匀沉降的实测数据，研究了纵向沉降和变形曲??率
【参考文献】：
期刊论文
[1]基坑开挖对邻近隧道影响的耦合分析方法[J]. 周泽林,陈寿根,涂鹏,张海生. 岩土力学. 2018(04)
[2]轴力和弯矩共同作用下盾构隧道纵向非线性等效抗弯刚度研究[J]. 耿萍,陈枰良,张景,何川,晏启祥. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[3]基于椭圆形式的隧道纵向等效连续化模型分析[J]. 蔡伟阳,张孟喜. 现代隧道技术. 2017(03)
[4]复杂条件下的地铁盾构隧道的力学行为研究[J]. 李春良,王方彦,张立辉,王静. 铁道学报. 2016(05)
[5]基于柔度法梁模型的盾构隧道衬砌结构纵向变形计算方法[J]. 李晓军,黄伯麒,朱合华,洪弼宸. 工程力学. 2016(04)
[6]收敛变形对地铁盾构隧道纵向等效抗弯刚度的影响研究[J]. 李明宇,姜平远,郭逸凡. 结构工程师. 2015(06)
[7]基于盾构隧道纵向沉降的纵向等效刚度反分析[J]. 殷建国,黄宏伟. 岩土力学. 2015(S1)
[8]模型盾构隧道管片纵缝接头设计方法[J]. 黄大维,周顺华,王秀志,刘洪波,张润来. 岩土工程学报. 2015(06)
[9]基于模型试验的盾构隧道纵向刚度分析[J]. 叶飞,杨鹏博,毛家骅,毛燕飞,陈治,孙昌海. 岩土工程学报. 2015(01)
[10]铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究[J]. 何川,郭瑞,肖明清,周济民,何应道. 中国铁道科学. 2013(03)
本文编号：2906266
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：105 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１上海地铁二号线纵向变形［５］??１??
?Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｓｈａｎｇｈａｉ?Ｍｅｔｒｏ?Ｌｉｎｅ?２ｔ５］??图１．１所示为上海地铁２号线某区间隧道于２０１０年５月发现产生了较大的??不均匀沉降，其平均沉降速率约为０．３？０．４?ｍｍ／ｄ，导致洞口和泵站附近局部隧道??沉降曲线的斜率较大。对列车运营和隧道结构安全构成了威胁，且隧道多处出现?＇??了渗漏水现象，在其泵站沉降最大的位置出现了严重道床与管片脱开的现象。??上海市地铁一号线于１９９５年４月投入运营［６］，是上海地铁的主要南北线。??自１９９５年投入使用以来，己经有了大幅度的沉降，到２０１０年底，一号线的平均??累积沉降量已达到１１１毫米。在纵向上发生了不均匀沉降，最大位移发生在人民??广场地铁站附近，为２９５＿，最小位移位于上海室内体育场地铁站附近，仅为??０．８ｍｍ〇??过量的纵向不均匀变形导致环与环之间的开裂和错台等变形
??图１．４纵向等效连续化模型［１２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?Ｍｏｄｅｌ１１２１??其提出的纵向等效抗弯刚度表达式为：??（ＥＤｅｇ?＝＾ｎ、，。?ａ－２）??ＣＯＳ?（ｐ－＼－｛（ｐ?＋?７ｔ?１２）??式中：￥——中性轴位置角度??Ｅ〇一一截面弹性模量??Ｉｃ一一截面惯性矩??殷建国等［１３］假设纵向有效刚度比恒定并且纵向可变，通过沉降曲线进行反??算，分析纵向沉降对盾构隧道的影响影响。??蒋通等Ｍ基于纵向等效连续化模型，建立了地震引起不均匀沉降作用下，盾??构隧道弹塑性受力的简化计算方法。并以上海市延安路越江盾构法隧道为例，进??行了算例分析。??张志强等［１５］釆用纵向等效连续化模型对南京过江隧道进行了计算，并与有限??元模拟结果对比分析。??郑永来等［１６］基于地铁纵向不均匀沉降的实测数据，研究了纵向沉降和变形曲??率
【参考文献】：
期刊论文
[1]基坑开挖对邻近隧道影响的耦合分析方法[J]. 周泽林,陈寿根,涂鹏,张海生. 岩土力学. 2018(04)
[2]轴力和弯矩共同作用下盾构隧道纵向非线性等效抗弯刚度研究[J]. 耿萍,陈枰良,张景,何川,晏启祥. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[3]基于椭圆形式的隧道纵向等效连续化模型分析[J]. 蔡伟阳,张孟喜. 现代隧道技术. 2017(03)
[4]复杂条件下的地铁盾构隧道的力学行为研究[J]. 李春良,王方彦,张立辉,王静. 铁道学报. 2016(05)
[5]基于柔度法梁模型的盾构隧道衬砌结构纵向变形计算方法[J]. 李晓军,黄伯麒,朱合华,洪弼宸. 工程力学. 2016(04)
[6]收敛变形对地铁盾构隧道纵向等效抗弯刚度的影响研究[J]. 李明宇,姜平远,郭逸凡. 结构工程师. 2015(06)
[7]基于盾构隧道纵向沉降的纵向等效刚度反分析[J]. 殷建国,黄宏伟. 岩土力学. 2015(S1)
[8]模型盾构隧道管片纵缝接头设计方法[J]. 黄大维,周顺华,王秀志,刘洪波,张润来. 岩土工程学报. 2015(06)
[9]基于模型试验的盾构隧道纵向刚度分析[J]. 叶飞,杨鹏博,毛家骅,毛燕飞,陈治,孙昌海. 岩土工程学报. 2015(01)
[10]铁路盾构隧道单、双层衬砌纵向力学性能的模型试验研究[J]. 何川,郭瑞,肖明清,周济民,何应道. 中国铁道科学. 2013(03)
本文编号：2906266
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