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原文传递盾构法衬砌结构设计方法研究

论文题名：	盾构法衬砌结构设计方法研究
关键词：	盾构隧道;衬砌管片;弯曲弹簧刚度;壳-弹簧-接触模型;错缝拼装效应
摘要：	随着设计、施工经验的成熟，国内外盾构衬砌管片宽度有增加的趋势，管片宽度的增加会在管片环接头螺栓处产生剪切力的作用，导致管片弯曲应力增加，并且集中于管片断面的边缘部位，导致破损或者开裂。因此，衬砌管片内力沿幅宽方向并不是均匀的，而是空间三维分布的。基于荷载——结构法的梁——弹簧等模型均默认每环管片是二维平面应变状态，故不能反映管片断面边缘弯曲应力集中的现象。　　本文提出的壳——弹簧——接触模型中，用厚壳单元替代过去的梁单元来模拟管片，可以得到管片幅宽方向的内力分布情况；用各种弹簧单元（包括压缩弹簧、剪切弹簧和弯曲弹簧）来模拟管片接头和管片环间的接头，因此可以直接得到接头的内力和变形，很好地模拟错缝拼装效应以及应力集中现象；用有限元中的接触技术来模拟衬砌结构与围岩之间的相互作用，包括主动土压力、被动土压力以及管片的滑移引起的摩擦力以及实际的地基反力，不存在人为的假设。　　尽管有人已提出壳——弹簧——接触模型的概念，但其中关键的接头弯曲弹簧刚度的取值问题仍未得到解决，没有给出接头合理的计算模型，即使给出理论公式，也多以实验或经验拟合为主。本文在日本村上——小泉方法的基础上，提出了更符合实际受力状况的接头计算模型，给出的接头抗弯弹簧刚度理论公式考虑了管片轴向内力的影响，弥补了原有公式的不足。　　用本文所推公式得到的弯曲弹簧刚度值可以直接运用到壳——弹簧——接触模型中，其模型分析结果与已有试验及工程实测数据一致，该模型准确的描述了衬砌结构的内力及变形，并具有较高精度。
作者：	王青伟
专业：	结构工程
导师：	赵才其
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文