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考虑夹具作用的盾构隧道复合管片焊接残余变形控制研究
| 论文题名： | 考虑夹具作用的盾构隧道复合管片焊接残余变形控制研究 |
| 关键词： | 盾构隧道;复合管片;焊接残余变形;模糊综合评价;夹具作用 |
| 摘要： | 盾构隧道管片是隧道结构的重要组成部分，近年来外部包裹一层钢板、内部充填混凝土的复合管片以其方便运输和加工、强度刚度大等优势得到了行业内的广泛认可。而由于复合管片在加工过程中需要进行钢板的焊接，钢板在局部高温的作用下不可避免的会产生焊接残余变形，要消除残余变形，就需要对复合管片钢板进行二次加工矫正，这大大增加了加工成本。复合管片钢板在焊接时通常需要施加夹具以减小焊接残余变形，但目前夹具的布置及分布仍以经验为主，这就使得钢板焊接残余变形的大小存在一定的随机性，因此研究焊接夹具的布置数量和分布情况对焊接变形的影响具有重要意义。此外由于焊接参数的选择缺乏一个综合全面的复合管片焊接残余变形预测指标体系和预测系统，使得焊接参数的选择与搭配存在一定的盲目性。 本文以复合管片焊接残余变形为研究对象，首先通过模型试验探究了夹具布置在不同位置时钢板焊接残余变形的变化规律，并与数值模拟对比验证。其次，建立了盾构隧道复合管片焊接三维精细化模型，研究了接头板、主桁梁夹具面积占比及夹具分布状况对复合管片各部件焊接残余变形、管片尺寸精度的影响，通过线性拟合提出了接头板、主桁梁夹具面积占比、夹具分布与复合管片焊接残余变形的拟合函数。在上述研究的基础上建立了综合全面的复合管片焊接残余变形预测指标体系，再运用超级决策软件SuperDecision计算了各指标耦合权重，最后基于模糊综合评价法通过VisualStudio软件编写了一套盾构隧道复合管片焊接残余变形预测软件。 本文的研究结果表明：盾构隧道复合管片焊接残余变形与接头板夹具面积占比、主桁梁夹具面积占比负相关，焊接残余变形与夹具面积占比关系曲线可近似用对数函数表示；复合管片焊接残余变形与接头板夹具分布、主桁梁夹具分布关系曲线可近似用三次函数表示，在接头板夹具集中度50%、主桁梁夹具集中47%时，由于钢板的受力比较均匀，复合管片焊接残余变形最小；运用基于网络分析法的盾构隧道复合管片焊接残余变形模糊综合评价模型，对不同主桁梁夹具分布工况下的复合管片焊接残余变形进行预测，结果与数值模拟结果相符，验证了盾构隧道复合管片焊接残余变形预测软件的合理性。 |
| 作者： | 来涛涛 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张稳军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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