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盾构机千斤顶偏角对管片及螺栓影响分析研究
| 论文题名： | 盾构机千斤顶偏角对管片及螺栓影响分析研究 |
| 关键词： | 隧道施工;盾构机;管片衬砌;千斤顶偏角;管片位移;管片应力;螺栓应力;间隙应力 |
| 摘要： | 管片衬砌作为盾构施工的三大要素之一具有举足轻重的地位，其受力与变形关乎盾构隧道施工过程和运营阶段的安全与质量。管片衬砌在施工过程中的受力是复杂的、多样的，本文以兰州地铁迎门滩站至马滩站区间盾构隧道为工程依托，依据现场实际数据，建立管片受力分析模型，在重点分析管片注浆压力的情况下，研究了千斤顶不同偏角对管片位移、应力，螺栓轴力与剪力以及管片间隙的影响。具体内容如下： 通过考虑浆液粘度时变特性、浆液自重、地下水的作用以及浆液扩散边界条件等因素，分析了Bingham流体的扩散特性，得出了浆液扩散距离计算公式，以及浆液对管片压力消散公式。 通过分析盾构机上下行与左右行驶时千斤顶作用力，并建立数值分析模型，研究分析管片、螺栓等受力与变形共计33种工况，结果表明：(1)千斤顶对盾尾钢环内管片的竖向与水平位移影响较大，并且随着千斤顶偏角的加大，影响程度也随之变大；（2）盾构机千斤顶偏角对管片的最大主应力影响程度要大于对最小主应力的影响程度，其中最大主应力增长率可以达到最小主应力增长率的10倍多；盾构机下行时可以使管片的最大主应力减小，2.0°时管片最大主应力可以减少20%左右，使管片受力更加合理；（3）螺栓的最大轴力一般出现距离千斤顶最近的一环管片的环向螺栓之上，对于盾构机上行与左右行驶而言，千斤顶偏角2.0°时螺栓轴力可以达到0.0°偏角的8~9倍；对于盾构机下行而言，螺栓最大轴力先减小后增大，并在0.8°左右出现极小值；纵向螺栓的最大剪力一般出现在第三环与第四环之间，注浆孔位置附近以及管片环下部的纵向螺栓所受剪力较大；（4）间隙的最大剪切应力一般出现在管片与围岩之间，最大压应力出现在管片环与管片环之间的间隙，盾构机上行与左右行驶时可使两者随千斤顶偏角的增大而增大；盾构机下行时可以使两者随千斤顶偏角的增大而减小。管片环之间的最大切应力一般出现在第三环与第四环管片之间，其分布与管片轴力大小以及纵向螺栓分布位置有关。 |
| 作者： | 孙昌海 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 叶飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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