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管片开裂对盾构隧道结构安全性影响的数值分析
| 论文题名： | 管片开裂对盾构隧道结构安全性影响的数值分析 |
| 关键词： | 盾构隧道;管片开裂;结构安全;有限元法;稳定性系数 |
| 摘要： | 随着中国地铁建设的高速发展，地铁盾构隧道得到了大规模的运用，但是随之而来的隧道病害也给隧道安全带来了极大的威胁。盾构隧道在施工、运营等过程中会发生各种病害，如管片裂缝就是常见的病害之一。上海地铁线路病害统计分析表明，管片开裂在隧道病害中占较大的比重。管片裂缝会导致结构发生漏水和钢筋锈蚀，从而影响地铁的正常运营，降低结构的耐久性，甚至危及结构安全。因此针对盾构隧道管片裂缝问题展开研究，保障结构安全，提高结构的使用寿命，是隧道工程建设运营中必须重视的议题。鉴于此，论文结合上海某地铁隧道，分析了管片开裂对盾构隧道结构性能的影响，本论文的主要研究工作主要体现在以下几个方面: 首先基于断裂力学基本原理，分析了普通混凝土带裂缝结构裂缝尖端处的应力场和位移场，建立不同类型裂缝尖端应力强度因子同结构应力和位移的关系，并探讨常规单元法和奇异单元法各自适用性，为盾构隧道裂缝尖端应力强度因子计算数值模拟提供依据。 然后利用有限元软件 ANSYS建模，混凝土管片采用实体单元，采用接触单元模拟裂缝间的摩擦作用，并考虑不同类型裂缝混凝土断裂判据，得出在不同裂缝深度、裂缝位置、裂缝摩擦系数条件下管片裂缝处的稳定性系数，进而判断裂缝扩展的可能性。 最后，本文通过三次 B样条曲线对开裂后的隧道横向变形曲线拟合，探讨管片开裂后对隧道整体结构的安全性影响，通过计算隧道管片各处的曲率及横向收敛半径，得到裂缝位置、深度同结构曲率、横向水平直径变化量的关系。并通过计算隧道横向变形的弹性极限曲率半径，作为判断管片开裂时隧道变形是否超过限值的依据。 |
| 作者： | 杨丹 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 李林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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