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盾构隧道管片内力分析及有限元软件二次开发
| 论文题名： | 盾构隧道管片内力分析及有限元软件二次开发 |
| 关键词： | 盾构隧道管片;内力分布;配筋设计;抗震性能;二次开发;力学特性 |
| 摘要： | 近年来，随着世界各地隧道工程的开展，隧道工程相关的技术随之不断进步，各国隧道设计方法和计算技术也得到不断的发展和完善。为了研究混凝土管片接头的力学特性，应用弹塑性模型和平截面变形假定，提出了混凝土管片接头的计算模型，推导了管片接头极限弯矩的解析表达式，分析了管片轴力对接头极限弯矩的影响。研究表明，随着管片轴力的增加，管片接头的极限弯矩增加。并通过建立管片接头的三维有限元模型对管片接头极限弯矩计算模型进行了验证。为了研究影响管片内力的因素，分析了隧道埋深、管片直径和土层泊松比对管片内力的影响。研究表明，随隧道埋深增加，管片的内力均线性增加；埋深对管片轴力的影响最大，弯矩次之，对剪力的影响较小。管片轴力随直径呈线性增加，弯矩也随直径的增加而增加，但弯矩的增加量逐渐减小；在直径从小到大的变化过程中，剪力先增加后减小。随着土层泊松比的增加，管片的内力均呈减小趋势；土层泊松比对管片内力的影响很大，对弯矩的影响尤为显著。为了研究管片的抗震性能，运用调幅后的El Centro地震波，对琼州海峡盾构隧道进行抗震性能分析，分析了管片的内力增量。研究表明，水平地震荷载作用下，管片的内力均有所增加，其中剪力增加了5.13%；弯矩增加了4.67%；地震对管片轴力的影响较小，仅增加了0.87%。在对管片进行抗震设计时，应重点提高隧道管片的抗剪性能和抗弯性能。为了提高管片的分析设计效率，采用VB对ANSYS的自带语言APDL进行二次开发，实现了管片力学特性的参数化建模和分析。设计出系统分析管片力学性能的参数化界面，包括内力分析、配筋计算和抗震性能分析。该方法降低了设计人员的建模难度，为繁琐、复杂模型的设计提供了一种新思路。 |
| 作者： | 刘军豪 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 李守巨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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