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穿越软硬突变地层盾构隧道管片及接头力学性能研究
| 论文题名： | 穿越软硬突变地层盾构隧道管片及接头力学性能研究 |
| 关键词： | 软硬地层;盾构隧道;管片接头;抗弯性能;精细化建模 |
| 摘要： | 盾构隧道因其掘进速度快、施工扰动小、不影响地面交通等优点，己成为地下轨道交通建设的最佳结构形式。我国绝大多数盾构隧道需穿越多种地层，复杂的地层条件为隧道的稳定运行带来了极大的挑战。本文针对穿越软硬突变地层盾构隧道力学性能演化规律，通过室内试验、数值建模、理论分析等手段，从宏观隧道尺度研究了不同软硬地层条件下管片力学性能及变形规律;基于数值仿真结果设计室内试验，深入微观层面研究了管片接头抗弯性能，提出了盾构隧道管片精细化建模方法。本文主要研究内容和结论如下: 1.建立了穿越软硬突变地层盾构隧道数值仿真计算模型，研究了管片环数对管片土压力的影响规律，以此确定模型最佳尺寸，并将此模型用于分析软硬突变地层管片的变形、轴力、弯矩等力学状态的空间分布规律，获取了软硬地层模量比对隧道纵向变形、横向变形、管片受力状态等参数的影响机制，找出最不利荷载条件，提出受力危险区域。 2.采用团队自主研发卧式加载装置，基于软硬突变地层不利荷载条件，开展了原尺寸管片接头抗弯性能试验，研究管片接头相关作用机理，研究了正弯矩条件下管片接头应变、转角、螺栓轴力等参数的变化规律，获得了弯矩.接缝面转角的三个阶段演化规律，提取了管片接头抗弯刚度的变化规律，提出了增强抗弯性能的方式。 3.基于管片接头抗弯性能试验，提出了管片接头混凝土.密封垫.混凝土复合结构的精细化数值建模方法，研究了负弯矩作用下管片接头应变、转角、螺栓轴力等参数的变化规律，并与正弯作用进行了对比分析，提出应注意对于正弯刚度的提高。同时基于此建模手段，建立1∶1整环数值计算模型，获得不同软硬地层条件下管环受力规律。 |
| 作者： | 李佳 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 王培军;刘健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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