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预制装配拱形明洞结构接头选型及其力学行为研究
| 论文题名： | 预制装配拱形明洞结构接头选型及其力学行为研究 |
| 关键词： | 隧道衬砌;预制装配拱形明洞结构;接头选型;力学行为 |
| 摘要： | 近年来，由于预制装配式结构施工效率高、构件质量好、工程环境好、绿色环保、后期养护简单等优点，在我国建筑业中得到广泛应用。而隧道与地下工程领域，除了盾构隧道衬砌结构采用预制构件外，量大面广的钻爆法和明挖法隧道衬砌仍主要采用传统现浇法进行施工，不仅工序多，效率低，且易发生开裂、掉块、渗漏、和沉降等工程质量问题和结构病害，因此发展隧道预制装配式衬砌结构将会是隧道建造技术发展的趋势，符合国家“双碳”战略需求和《“十三五”装配式及建筑行动方案》。 本文依托重庆市高新区新森大道双向八车道隧道工程，采用模型试验和数值模拟计算研究方法，对预制装配拱形明洞结构接头选型及其力学行为进行系统研究，取得了如下主要研究成果。 （1）根据国内外文献调研和工程调查，结合山岭公路隧道的特点，遴选出隧道预制装配式拱形明洞结构最优接头形式：拱顶采用双榫头＋螺栓带有外部附加张力装置接头或双榫头＋螺栓接头，边墙角采用钢筋接驳器进行钢筋连接并浇筑，提出隧道预制装配式拱形明洞两分块结构方案及现浇仰拱方案。 （2）钢筋混凝土现浇梁、双榫头加螺栓接头与双榫头加螺栓带有外部附加张力装置接头等三种结构构件进行了1:2缩尺轴弯加载试验，观察试验中构件的破坏过程，并绘制两种接头的M?θ关系曲线，总结了无裂缝→中心线区域首次出现裂缝→微裂缝数量增多，开始向两侧扩散并斜向上发展→裂缝逐步连通并加宽→裂缝贯通至结构顶面→构件破坏等六个阶段。 （3）采用缩尺轴弯加载试验和 ABAQUS 数值仿真试验，系统研究了在不同轴弯组合作用下两种接头最大张开量、混凝土应变、竖向位移、转角、和抗弯刚度等的发展规律；对接头的抗弯刚度进行对比分析，提出了两种接头分别在轴力为500kN、1000kN的抗弯刚度经验公式。 （4）采用ABAQUS建立隧道地层-结构三维有限元模型，研究预制装配式拱形明洞结构在围岩荷载作用下的受力及变形特征；考虑隧道埋深和围岩等级等两个因素，对装配式拱形明洞结构衬砌整体力学性能进行了分析，探明了装配式拱形明洞结构衬砌在不同工况下的最大主应力、横向位移与竖向位移的变化规律。 本文提出了预制装配式拱形明洞结构方案，并对预制装配式拱形明洞结构力学行为进行研究，为实现明挖法隧道衬砌装配化提供了理论参考与技术支撑。 |
| 作者： | 林圣量 |
| 专业： | 土木工程;结构工程 |
| 导师： | 林志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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