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原文传递软土盾构隧道纵向设计方法研究

论文题名：	软土盾构隧道纵向设计方法研究
关键词：	盾构隧道;软土地基;隧道结构设计;双面弹性地基梁;地铁隧道
摘要：	已投入运营的软土盾构隧道的监测数据表明，其纵向沉降量和差异沉降量随运营期的增长而不断增加，由此产生的防水失效和局部破坏严重影响地铁的正常运营。本论文以此为背景，针对克服和减小隧道纵向沉降及差异沉降的纵向设计理论开展了试验、解析及数值模拟等工作。主要研究内容及取得的成果如下：本文通过分析当前软土盾构隧道工程设计的现状，结合上海软土盾构隧道的特点，提出更符合工程实际的软土盾构隧道结构纵向设计方法——双面弹性地基梁理论，并推导出受集中力、集中力偶、局部均布荷载和局部线性分布荷载作用的双面弹性地基梁的内力、变形及地基反力的解析表达式。为检验该理论的正确性与准确程度，进行了相似模型试验、理论对比、数值模拟及工程实测数据的研究。上海典型盾构隧道的相似模型试验不仅得到了上海地铁盾构隧道的刚度有效率，而且研究表明隧道管片拼装方式对隧道纵向抗弯刚度有显著影响；在相同的荷载、下卧土层条件下，完全均质隧道、部分均质隧道、错缝、通缝拼装隧道的纵向沉降依次增大；局部均布荷载下，模型试验的竖向位移和地基反力与同等条件下双面弹性地基梁理论值基本相等。为说明双面弹性地基梁理论的正确性，本文依据集中荷载作用下的解推导弹性地基梁在局部均布和局部线性分布荷载作用下的内力、变形及地基反力的解析表达式，并将其相同条件下的解与双面弹性地基梁理论解进行对比，结果显示相同条件下弹性地基梁与双面弹性地基梁理论解的规律一致，只是值的大小有差异，一般情况下双面弹性地基梁理论值比弹性地基梁理论值小。利用MARC程序模拟与模型试验相同条件下原型隧道结构和上海软土隧道结构顶部局部基坑开挖的工程实例，结果显示隧道结构的卸荷载回弹变形的有限元分析结果与工程实例的实测数据、双面弹性地基梁理论值及弹性地基梁理论值的规律一致，只是相同点位的各自值有差异。研究表明相同条件下双面弹性地基梁理论值比弹性地基梁理论值小，而且双面弹性地基梁的理论值比弹性地基梁理论值更接近模型试验的竖向位移和地基反力值，由此可见，依据双面弹性地基梁理论及盾构隧道的纵向等效连续化模型，提出的软土盾构隧道结构纵向设计方法更加符合客观规律，使软土盾构隧道结构设计更加经济合理。
作者：	余占奎
专业：	结构工程
导师：	黄宏伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文