盾构隧道管片接头力学行为的有限元分析

论文题目: 盾构隧道管片接头力学行为的有限元分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 桥梁与隧道工程

作者: 吴兰婷

导师: 何川

关键词: 盾构隧道,管片接头,接头刚度,有限元分析

文献来源: 西南交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 盾构隧道衬砌普遍采用预制的管片构件拼装而成,环向与纵向管片仅用螺栓连接。接头是装配式管片衬砌的重要部位,其结构形态具有典型非线性特征。接头的存在所引起的整环刚度降低是盾构隧道衬砌设计中必须考虑的因素。表征管片接头处变形和受力特征的重要参数是接头刚度,这一参数的特性对于隧道结构的受力状态和变形具有非常大的影响。因此,研究管片接头的力学特性及其对隧道管片结构的影响也就显得非常必要。 本文采用数值分析的手段,对盾构隧道管片接头的力学计算模式进行了有限元分析,具体进行了以下几个方面的研究工作。 (1) 对管片接头的力学行为进行理论分析,建立了接头力学计算模型。借助经典条带算法,编制了计算程序,对盾构隧道管片接头进行了分析计算。 (2) 提出了多种管片接头有限元计算模型,准确模拟了管片接头的非线性力学特征。文中所提出的平面、空间有限元模型基本能满足管片接头力学行为分析的需要。 (3) 借助通用有限元计算软件,探讨了管片接头的力学行为特性;分析了管片尺寸、荷载大小、螺栓位置、衬垫材料等因素对管片接头的影响;计算得到了管片接头的抗弯刚度值、接头处的张开量以及管片的应力水平。 (4) 结合工程实例,分析了接头对管片结构内力及变形的影响,为管片的设计提供了参考。

论文目录:

第1章 绪论

1.1 盾构法隧道的发展历史和现状

1.2 盾构法隧道的结构特性

1.3 隧道管片接头模型研究的历史与发展

1.4 隧道管片接头力学计算模型研究

1.5 论文的主要研究工作和研究方法

第2章 盾构隧道接头力学模型研究

2.1 管片接头的分类及构造特点

2.1.1 接头的种类

2.1.2 管片接头的细部构造特征

2.2 盾构隧道管片接头力学计算模型

2.2.1 不带有弹性衬垫的接头模型

2.2.2 带有弹性衬垫的接头模型

2.2.3 接触力学接头模型

2.2.4 “条带算法”算例分析

2.3 本章小结

第3章 管片接头有限元分析

3.1 平面有限元计算模型

3.1.1 计算模型假定

3.1.2 有限元建模

3.2 空间有限元计算模型

3.2.1 计算模型假定

3.2.2 有限元建模

3.3 退化梁单元有限元计算模型

3.3.1 计算模型假定

3.3.2 有限元建模

3.4 算例分析

3.4.1 管片接头试件尺寸

3.4.2 管片接头有限元分析

3.4.3 有限元分析结果

3.5 本章小结

第4章 管片接头力学特性分析

4.1 工程实例计算

4.2 管片接头影响因素计算分析

4.2.1 弯矩和轴力的影响因素分析

4.2.2 荷载偏心矩的影响因素分析

4.2.3 螺栓预紧力的影响因素分析

4.2.4 螺栓连接形式的影响因素分析

4.2.5 螺栓高度的影响因素分析

4.2.6 衬垫厚度的影响因素分析

4.2.7 手孔的影响因素分析

4.3 本章小结

第5章 盾构隧道管片结构计算实例

5.1 隧道管片特性及地层资料

5.2 管片结构计算

5.2.1 计算模型的结构计算

5.2.2 计算结果分析

5.3 不同结构计算模型的分析比较

5.3.1 匀质圆环模型

5.3.2 梁--弹簧模型

5.3.3 多铰圆环模型

5.4 不同拼装方式比较

5.5 本章小结

结论

1. 主要结论

2. 发展趋势及有待研究的内容

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果

发布时间: 2005-08-16

参考文献

• [1].地铁盾构隧道管片接头的理论分析及应用研究[D]. 张鹏.北京交通大学2011
• [2].地铁盾构隧道管片接头抗渗与耐久性能演化研究[D]. 沈佳佳.中南大学2014
• [3].考虑接头尺寸效应的隧道管片设计优化研究[D]. 李克先.同济大学2008
• [4].基于三维非连续接触模型的管片与接头结构力学特性研究[D]. 艾辉军.中南大学2014
• [5].线性阶段盾构管片接头接触面法向刚度研究[D]. 袁志伟.郑州大学2016
• [6].盾构隧道管片纵缝接头的加固试验与分析[D]. 臧建波.华南理工大学2016
• [7].混凝土管片及其接头受力特性数值模拟分析[D]. 李雨陶.大连理工大学2017
• [8].围岩蠕变与接头非线性对盾构隧道力学行为的影响分析[D]. 王璐石.西南交通大学2014
• [9].考虑接头力学特性的盾构隧道地震响应分析[D]. 王洪龙.天津大学2012
• [10].盾构隧道管片接头性态研究[D]. 严佳梁.同济大学2006

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