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盾构接收钢套筒受力变形特性与密封性研究
| 论文题名： | 盾构接收钢套筒受力变形特性与密封性研究 |
| 关键词： | 隧道施工;盾构机;钢套筒;受力变形特性;密封性 |
| 摘要： | 随着盾构施工技术的快速发展，盾构接收作为盾构法隧道施工的重要环节一直是人们关注的重点。钢套筒接收工法以其安全性好、适用性广的优点被越来越多的应用到各类盾构接收工程中来。但是目前盾构接收钢套筒使用过程中存在一定的密封性差、筒身受力变形过大等问题，直接影响了盾构接收工程的安全性。因此本文通过室内试验、有限元分析的方法研究盾构接收过程中钢套筒的密封性及受力变形特性，得到盾构接收过程中的薄弱环节和钢套筒薄弱部位，并提出了钢套筒支撑的优化设计，最后依托杭州地铁6号线奥体中心站盾构接收工程进行了验证。本文主要工作内容如下： （1）通过对盾构接收钢套筒现场取得的橡胶垫片进行单轴拉伸试验得到其拉伸强度，同时通过对其应力-应变曲线的拟合得到Mooney-Rivlin本构参数，将参数导入有限元模型，从橡胶垫片所受Von Mises应力、接触应力两方面分析不同厚度及螺栓布置形式下的钢套筒橡胶垫片的密封性。结果表明，钢套筒橡胶垫片接触应力随着厚度的增加先增大后减小。当采用更大尺寸的螺栓时，需要施加更大的螺栓预紧力，才能保证橡胶垫片有足够的接触应力。 （2）对钢套筒结构进行有限元建模分析，模拟盾构接收的过程。通过对盾构接收过程中筒身的受力情况和变形特性进行研究分析，评估盾构接收过程中钢套筒的安全性。同时提出了钢套筒反力架支撑的改型设计和添加横向支撑的方式。试验表明，盾构刚进入钢套筒时是盾构接收薄弱环节，钢套筒底部拼缝及洞门连接处是其薄弱部位，反力架的改型和添加横向支撑的方式能更好的控制钢套筒的受力变形。 （3）对杭州地铁6号线奥体中心站盾构接收工程中钢套筒筒身受力变形进行了现场监测，得到其环向应力、纵向应力和变形。实测结果表明，现场实测值与有限元计算值结果较为相似，确认了有限元模型的正确性，同时验证了钢套筒接收工法的可行性与安全性。为今后钢套筒的优化设计及盾构接收工程施工提供了一定的借鉴。 |
| 作者： | 翁鹤森 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王哲;许四法 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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