盾构姿态对管片受力的影响研究

论文摘要

盾构法隧道施工是目前国内外地铁、海底等隧道施工中的先进工法,具有很广阔的发展前景。研究施工过程中盾构隧道管片的受力分布情况,对管片设计、管片施工、管片裂缝预防处理等都有很重要的意义。文中所研究的盾构姿态对管片受力分布情况,是以沈阳市地铁1号线重工街保工街盾构区间施工为背景。根据现场施工过程中的盾构姿态和水文地质情况,采用有限元分析软件ANSYS,进行数值模拟计算分析研究。以无盾构推力时盾构管片的横向受力分布情况作为基础,对正常施工过程中的盾构管片受力分布情况、推力重心下移对管片受力分布情况的影响、管片发生上浮现象后的受力分布情况三个方向进行了分析。研究了盾构姿态引起的管片垂直位移分布情况,进一步分析管片纵向受力分布情况和管片横向受力分布情况,并与无盾构推力时管片的受力分布情况进行了比较。其中,推力重心下移值应控制在400mm内和管片最大上浮值应控制在20mm内,对于同类地质条件下的管片设计、管片施工、管片裂缝预防和盾构姿态调整等,有指导意义,能为类似工程提供科学依据和技术支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的背景及意义
• 1.1.1 论文的背景
• 1.1.2 论文的意义
• 1.2 盾构法概述
• 1.2.1 盾构法隧道的发展
• 1.2.2 盾构机各部位概述
• 1.2.3 盾构法隧道基本特点
• 1.2.4 盾构法隧道衬砌的基本特点
• 1.2.5 盾构姿态
• 1.3 盾构法隧道衬砌管片设计研究现状
• 1.3.1 盾构隧道设计方法分类
• 1.3.2 管片接头研究现状
• 1.3.3 管片受力模拟研究现状
• 1.3.4 存在的若干问题
• 1.4 论文的研究内容和研究方法
• 1.4.1 论文的研究内容
• 1.4.2 论文的研究方法
• 第2章 盾构管片构造及设计方法
• 2.1 管片类型及参数
• 2.1.1 管片的类型
• 2.1.2 管片的设计参数
• 2.2 管片接头形式
• 2.2.1 管片接头形式
• 2.3 管片结构设计方法
• 2.3.1 管片设计计算荷载的确定
• 2.3.2 管片设计方法及比较
• 第3章 正常掘进时管片的受力分布情况
• 3.1 ANSYS软件介绍
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.2.1 条件假设
• 3.2.2 地质参数的选取
• 3.2.3 模型的选取
• 3.2.4 材料属性及单元选取
• 3.2.5 模型的网格划分
• 3.2.6 模型的边界条件
• 3.2.7 模型的荷载施加
• 3.3 无推力作用下的管片受力情况
• 3.4 正常掘进时管片的受力分布情况
• 3.4.1 施加盾构推力
• 3.4.2 沿隧道纵向管片的垂直位移分布情况
• 3.4.3 管片的纵向受力分布情况
• 3.4.4 管片的横向受力分布情况
• 3.5 本章小结
• 第4章 推力重心下移对管片受力的影响
• 4.1 施加盾构推力
• 4.2 沿隧道纵向管片的垂直位移分布情况
• 4.3 管片的纵向受力分布情况
• 4.4 管片的横向受力分布情况
• 4.5 本章小结
• 第5章 上浮管片的受力分布情况
• 5.1 有限元模型的建立
• 5.1.1 条件假设
• 5.1.2 模型的建立
• 5.1.3 模型的荷载施加
• 5.2 上浮管片的受力分布情况
• 5.2.1 纵向受力分布
• 5.2.2 横向受力分布
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历