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盾构隧道通用管片拟合排版与管片选型技术研究
| 论文题名： | 盾构隧道通用管片拟合排版与管片选型技术研究 |
| 关键词： | 盾构法;隧道施工;通用管片;排版;管片选型;轴线拟合 |
| 摘要： | 通用管片作为一种较先进的隧道衬砌形式，在盾构法施工中能够较好地控制隧道掘进路线和管片成环质量。在隧道施工中，管片拼装对隧道设计轴线(Designed Tunnel Axis-DTA)的拟合偏差控制，是检验隧道完成质量的重要标准。本文主要针对于通用管片，着手管片拟合排版和施工动态选型方面的技术研究，主要包括以下几方面的工作： 管片的设计排版是以DTA为拟合目标，故首先针对隧道工程中常用的三种基本线型：直线、圆曲线和缓和曲线，分别根据其线形要素提取几何描述方程，并进行精确的坐标解算，实现任意里程点处管片拼装里程与其三维坐标值的转换。结果表明该坐标计算方法比长度插补法具有更高的精度，满足施工要求。 对管片的拟合排版进行分析，依照管片对隧道轴线的拟合偏差最小为最优的原则，编写选择管片最佳拼装点位的算法流程，实现管片的设计排版，得到隧道轴线不同位置上所排管片的基本信息，包括里程、拼装点位、空间坐标、拟合偏差等。 为了使管片的动态选型更接近施工实际，需要考虑盾构机的实时掘进参数。为此引入了人工智能方法，采用模糊控制器原理调整盾构主机的掘进趋势，实现盾构机的近期模拟推进。将盾构姿态与DTA的协调关系反映到千斤顶行程差上，参与动态选型。 分析了管片动态选型需要考虑的因素以及各因素之间的相互关系，推出了管片选型的目标函数表达式，该函数综合考虑了油缸行程差、盾尾间隙和拼装点位的影响，反映了管片姿态与盾构姿态的协调关系。同时考虑管片对轴线的偏差限制条件，结合主机姿态控制，预测出后几环管片的最优组合形式，并绘出拟合偏差图和管片的盾尾间隙变化图，为施工人员在管片拼装选型时提供参考用Visual C++语言编制了通用管片排版和动态选型软件。结合上海长江隧道的管片设计和隧道轴线，实现了长江隧道上行线的设计排版；模拟施工动态选型的结果也比较理想。 |
| 作者： | 刘凤华 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 朱合华;李晓军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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