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SSCP管幕结构的稳定极限承载力及变形特性研究
| 论文题名： | SSCP管幕结构的稳定极限承载力及变形特性研究 |
| 关键词： | 隧道施工;SSCP管幕结构;稳定极限承载力;变形特性;参数优化 |
| 摘要： | 随着城市轨道交通的迅速发展，下穿建筑物（构筑物）等隧道工程施工日益繁多，而管幕结构作为超前支护结构得到广泛应用。SSCP（Steel Support Cutting Pipe Method）管幕结构是一种浅埋大跨度管幕支护体系，其顶部和两侧采用大直径钢管顶入土中形成倒“U”形支护框架结构，每隔一定距离沿钢管横向切割开槽，在钢管开槽位置焊接钢板，并将相邻的钢管连接在一起，随着管幕下方土体开挖，在开槽处架设型钢支撑，并与连接钢板进行焊接，形成近似于门式钢架的结构。SSCP管幕结构全部采用钢结构作为支撑受力体系。而对于钢结构的设计，需要满足稳定性和变形的要求。本文采用理论分析和数值模拟的方法对SSCP管幕结构的整体稳定极限承载力和变形特性展开系统研究，旨在为该结构的推广提供参考，具体内容如下: 采用理论计算和数值模拟相结合的方式对SSCP管幕结构的稳定极限承载力展开研究，提出了SSCP管幕结构弹性稳定极限承载力计算公式，并分析了钢管壁厚、连接钢板厚度、钢支撑框架高度、钢支撑框架截面尺寸等参数对稳定极限承载力的影响。研究结果表明，钢支撑框架高度和钢支撑截面尺寸对结构稳定极限承载力影响显著，而钢管壁厚和连接钢板厚度对其有影响，但影响程度较小。 采用数值模拟的方法分析了SSCP管幕结构变形特性和地表沉降规律，并对钢支撑的参数对变形的影响进行研究。研究结果表明，钢支撑纵向间距、横向钢支撑截面尺寸、竖向钢支撑截面尺寸的增加，对钢支撑竖向变形和隧道地表沉降位移的影响较为显著;斜向钢支撑截面尺寸的增加，对钢支撑竖向变形和隧道地表沉降位移影响较小。 采用多指标正交试验和模糊数学理论相结合的方法对SSCP管幕结构钢支撑的参数进行优化分析。正交试验极差分析结果表明，众多参数中对SSCP管幕结构变形影响程度最大的为钢支撑纵向间距，其次是横向钢支撑截面尺寸，影响最小的是斜向钢支撑截面尺寸。通过模糊数学理论确定钢支撑参数的优化评价指标，分析得出当隧道埋深5米，且上部无建筑物（构筑物）时，SSCP管幕结构的钢支撑最优参数组合为钢支撑纵向间距为1.5m，横向钢支撑截面尺寸为HW300×300，斜向钢支撑截面尺寸为HW175×175，竖向钢支撑截面尺寸为HW300×300。 |
| 作者： | 路博 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 赵文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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