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大直径越江盾构隧道管片结构理论分析及其工程应用研究
| 论文题名： | 大直径越江盾构隧道管片结构理论分析及其工程应用研究 |
| 关键词： | 盾构隧道;管片结构;隧道衬砌结构;水土压力 |
| 摘要： | 盾构法隧道的兴建可缓解建筑用地紧张、交通拥挤的现状，飞速发展的盾构施工技术更使盾构隧道日益成为重要的城市地下结构。在一些城市公路隧道和越江隧道等都迫切要求单管修建三个车道，但大直径盾构隧道设计仍沿用相对较小直径的盾构隧道结构计算方法，与盾构法施工技术水平相比，大直径盾构隧道结构的理论研究相对较为滞后。考虑到大型盾构隧道所特有的结构特点，本文以沪崇苏通道南港隧道实际工程为研究依托，对大直径盾构隧道管片结构进行理论分析和探讨，论文的主要工作在以下几个方面： 1.在前人的研究工作基础上，以Biot固结理论为基础，考虑孔隙度和渗透率动态变化，初步探究了考虑土体时效性的流-固耦合分析模型，且给出了相应的有限元计算公式，并编制了相应的程序模块。 2.对隧道衬砌结构的外荷载进行了研究，并提出了基于考虑土体时效特性的流-固耦合作用的有限元法确定隧道衬砌结构的水土压力。 3.对盾构法隧道管片接头进行理论分析，根据管片接头构造特征，在传力衬垫和弹性密封橡胶试验资料的基础上，对管片接头进行受力分析，得到管片环向接头的弯曲刚度与接头内力的非线性关系，为了应用方便，提出了管片环向接头的抗弯刚度计算模型，并编制了相应的接头分析程序。 4.采用有限元方法，使用厚壳、GOODMAN、接触及实体单元，考虑管片与管片在接缝处的挤压作用、管片与接头螺栓之间的咬合作用、管片环向接头的抗弯刚度非线性、管片与周围土体的相互作用，提出了土体连续介质-厚壳-接头3D计算模型，并编制了相应程序模块。 5.使用土体连续介质-厚壳-接头3D计算模型分别对沪崇苏通道南港隧道管片结构通缝和错缝两种拼装方式进行了三维计算分析和研究，成果将提交使用单位参考，对相应工程的成功实施提供了技术借鉴和指导。 |
| 作者： | 姜安龙 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 孙钧 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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