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矩形顶管隧道F型承插接头剪切变形机理与控制标准研究
| 论文题名： | 矩形顶管隧道F型承插接头剪切变形机理与控制标准研究 |
| 关键词： | 隧道施工;矩形顶管法;F型承插接头;剪切刚度;变形控制 |
| 摘要： | 城市的快速发展，造成地面资源紧缺、交通拥挤等问题。地下空间作为潜力资源，拥有广泛的应用前景，矩形顶管法具有综合成本低，交通干扰小，环境友好等显著优势，成为城市发展的必然选择。随着城市矩形顶管隧道工程的广泛应用，其安全性问题日益突出。破坏案例表明，隧道的防水失效、结构破坏等首先发生在接头处。因此如何在城市建设快速发展的同时还可以减少矩形顶管隧道灾害成为研究重点。 本文以包头市某矩形顶管隧道工程为依托，以F型承插接头为研究对象，结合室内接头试验和数值模拟分析，系统的研究了矩形顶管隧道的剪切破坏特征和变形机理，在此基础上提出了剪切刚度计算方法以及接头变形控制标准，主要研究内容如下： （1）设计并完成了矩形顶管F型承插接头剪切试验，详细展示了试验管节、模板、支撑系统的设计及制作过程，并介绍了加载方案及量测内容等一系列关键问题。 （2）根据室内接头破坏试验现象和分析试验数据，得到接头的剪切破坏特征。结果表明，剪切破坏关于2号管节呈中心对称分布，分为弹性变形、屈服和塑性破坏三个阶段；荷载位移曲线拟合得到不同土层时接头的剪切刚度，最终建立了矩形顶管隧道的变形控制标准。 （3）通过ABAQUS建立顶管接头精细化数值模型，分析了接头剪切破坏机理，从而验证试验结果的合理性。同时分析了不同因素对接头刚度的影响，结果表明，增加钢套环厚度、宽度会提高接头的绝对剪切刚度，增大地基基床系数会提高接头的相对剪切刚度，添加连接钢棒可以提高管节接头抵抗变形能力并提高承载力。 （4）初步建立矩形顶管隧道纵向和接头的力学模型，探讨剪切刚度的组成因素，依据试验和模拟结果得到不同因素时剪切刚度的计算公式及合理取值，为实际工程应用提供参考。 |
| 作者： | 康佳旺 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 许有俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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