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隧道施工方法对通风塔结构及地表变形影响的数值模拟研究
| 论文题名： | 隧道施工方法对通风塔结构及地表变形影响的数值模拟研究 |
| 关键词： | 隧道通风塔;框架结构;施工技术;地表变形;竖向位移 |
| 摘要： | 隧道通风塔是一种在隧道工程中常见的构筑物，其在隧道的施工与运营阶段都发挥着不可替代的作用。传统的隧道通风塔施工方法是先进行盾构穿越，再进行通风塔结构的施工，该施工方法应用广泛，工期较长。某隧道工程的工程技术人员，根据缩短工期的要求，提出先修建通风塔结构再进行盾构穿越的新型施工方法。为了研究这两种施工方法对地表变形与通风塔结构的影响，本文在充分讨论两种工法的基础上，使用有限元计算软件ABAQUS分别建立通风塔传统工法与新工法这两种方法对地表变形与风塔结构影响的数值计算模型，并对模拟结果进行分析。同时本文还对新工法中转换层的板厚与梁高对通风塔框架梁内力与框架柱的柱底竖向位移的影响进行了研究。得出的主要结论如下： （1）两种工法的施工过程对通风塔内框架梁的内力与柱底位移有较大影响的施工步都为风塔结构的修建，素混凝土开挖与隧道管片移除这两个施工步，框架梁中受到施工过程影响较大的位置是梁与框架柱相接的位置，在素混凝土开挖与管片移除之前，随着施工的进行，框架梁的内力逐渐减小。在整个的施工过程中，地表的变形都呈轴对称，隧道开挖施工步相较于其他施工步对地表变形的影响更明显。 （2）当根据通风塔内框架梁的内力与框架柱的柱底竖向位移进行比较两种工法的时候，整体上传统工法的数值要小于新工法，框架梁两端的弯矩值尤为明显。因此，当仅将这两个方面的数值作为施工方法的评价标准时，传统工法要优于新工法。 （3）在新工法中，只有位于风塔中间位置框架柱的柱底竖向位移随着板厚与梁高尺寸的增大，逐渐减小，但是增加相同的尺寸，柱底减小的值越来越小。随着板厚与梁高尺寸的增大，负四层框架梁的内力逐渐减小，负五层框架梁的内力逐渐增大。说明在新工法中并不是转换层的板厚与梁高尺寸越大对结构越有利。因此，在新工法中选取转换层板厚与梁高尺寸的时候，要兼顾工程的安全性与经济性。 本文的数值模拟结果，可以为隧道通风塔施工方法的设计、施工、监测等提供参考。 |
| 作者： | 李滨 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张季如 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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