原文传递
管幕内顶进大断面箱涵的主要力学行为研究
| 论文题名： | 管幕内顶进大断面箱涵的主要力学行为研究 |
| 关键词： | 地下通道;管幕;箱涵;地基梁;上海市 |
| 摘要： | 本项研究是依托上海市中环线虹许路—北虹路地下通道工程展开的。该工程采用管幕内顶进箱涵的施工方法，是目前世界上在饱和软土地层中施工的横截面最大的管幕法工程。为了在理论上对管幕内顶进箱涵的力学行为有深刻的认识，同时也给实际工程的设计与施工提供必要的技术支持和参考，就管幕内顶进箱涵时管幕的力学作用、箱涵前端工具管网格的设计计算、箱涵表面与周围介质间的摩擦系数、箱涵顶进阻力以及顶部钢管幕的隆起变形等主要力学问题进行了研究。 在以较缓慢的速度推进箱涵并开挖土体的过程中，根据管幕下土体的卸荷状况和地面沉降限制要求，按弹性地基梁模型分析了顶部管幕的承载作用，结果发现管幕是可以承担一定量的上覆土体重力而使其不全部向下传递，有助于减小作用于箱涵前端面上的土压力。同时，按力学平衡条件分析了用于稳定开挖面及其前方土体的网格内壁土压力的分布规律，发现作用于内壁顶面与底面的土压力沿网格纵向呈指数函数分布，内壁侧面的土压力则为沿网格长度方向(纵向)的指数分布与沿高度方向(竖向)的线性分布的叠加，直到在网格前端仍保持相应的原始状态为止。在此基础上，提出了网格的设计计算方法，即可按土拱理论、强度条件及土压力理论相结合设计网格截面尺寸，进而再按力学平衡条件确定网格长度。采用模型试验验证了顶部管幕承载作用、网格内壁土压力分布模式等理论分析方法的合理性，同时还研究了箱涵顶进过程中顶部管幕与地面的竖向变形特征，并通过试验得出了箱涵表面与浆土混合物之间(由膨润土触变泥浆与软粘土混合而成)以及箱涵底面与钢管之间在不同浆土配合比时的摩擦系数，为确定箱涵顶进阻力打下了基础。根据箱涵推进时与周围介质间的相互作用情况，可将其所受的合阻力分解为前端面的迎面阻力和表面的摩擦阻力两部分，并给出了与箱涵推进速度有关的计算条件和方法，进而可以设计箱涵顶进所需的推力。针对实际箱涵顶进施工中前方土体处于欠挖状态而使顶部管幕产生的隆起变形，采用winkler地基梁模型对其进行了计算，此法可以作为预测顶部管幕隆起变形的一种近似方法。 本项研究成果的取得，在数量与规律上加深了对箱涵顶进过程中管幕作用与变形、工具管网格设计计算方法、箱涵顶进阻力等重要问题的认识，丰富并可促进管幕法的发展和完善，具有较重要的学术意义。同时，本项研究的成果在实际工程的设计和施工中得到了一定的应用，对于降低工程造价、保护周围环境、减少对地面干扰等都有十分显著的意义，取得了较好的效果，因而也具有一定的社会经济意义。 |
| 作者： | 肖世国 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 夏才初 |
| 授予学位： | 博士后 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
