盾构隧道双层衬砌计算模型与力学特性研究

论文摘要

盾构隧道的使用属性已经从单一的公路、市政往铁路、水工等方向拓展,双层衬砌是其中必需使用的重要结构形式。论文以沪通铁路黄浦江盾构隧道工程为依托背景,以盾构隧道双层衬砌设计计算模型和力学特性为对象,通过国内外资料的调研总结、理论分析和数值仿真计算等多种手段方法进行了研究,主要内容如下：(1)调研了国内外盾构隧道单层管片衬砌在以往一些工程实践中暴露出的问题以及双层衬砌在实际工程中的使用和结构形式。(2)结合已有的理论和国内外学者的研究成果,同时引入Reissner—Mindlin中厚板壳理论,建立出双层衬砌荷载—结构模式下的壳—弹簧计算模型。(3)选取黄浦江隧道沿线的不同典型断面,利用建立的壳—弹簧模型对双层衬砌进行内力计算,同时还研究了关键结构构造参数对结构内力的影响。(4)利用现行的国家规范初步探讨了叠合结构和复合结构的防排水措施,并且检算了内衬的承载能力。通过研究得出双层衬砌由于内外衬接合形式的差异在计算分析时可分为复合结构和叠合结构,前者可以直接依据内外衬的刚度比对外荷载进行分担；后者则要根据接合面的接触情况建立位移协调方程,通过弹性力学中的变分原理求解内外衬的内力。根据内力计算结果,叠合结构表现出了更好的整体受力的特点,对内力分布和量值影响较大的结构构造参数则是接合面剪切强度和内衬厚度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 盾构法隧道衬砌结构设计模型研究
• 1.2.2 盾构隧道双层衬砌计算模型研究
• 1.3 本文研究手段与研究内容
• 1.3.1 本文的主要研究手段
• 1.3.2 本文主要研究内容
• 1.4 项目依托工程
• 第2章 盾构隧道双层衬砌使用目的
• 2.1 盾构隧道双层衬砌的使用意义
• 2.2 盾构隧道双层衬砌的作用
• 2.3 沪通铁路黄浦江隧道衬砌形式
• 第3章 盾构隧道双层衬砌结构计算模型
• 3.1 盾构隧道管片衬砌结构计算方法与模型
• 3.1.1 衬砌结构计算方法与模型综述
• 3.1.2 盾构隧道衬砌结构常用计算模型
• 3.2 盾构隧道双层衬砌结构力学模型
• 3.2.1 层衬砌结合面的相互作用
• 3.2.2 层衬砌整体力学模型
• 3.3 双层衬砌壳—弹簧计算模型
• 3.3.1 各计算单元及计算条件的模拟
• 3.3.2 层衬砌板壳结构的弹性解析
• 3.4 盾构隧道双层衬砌结构荷载模型
• 3.4.1 软土地层盾构隧道常用荷载模型
• 3.4.2 盾构隧道双层衬砌整体荷载模型
• 第4章 沪通铁路黄浦江隧道双层衬砌计算分析
• 4.1 不同地质条件及围岩状况下双层衬砌结构内力的计算与分析
• 4.1.1 浅埋断面双层衬砌结构内力数值计算
• 4.1.2 深埋断面双层衬砌结构内力数值计算
• 4.1.3 江心断面双层衬砌结构内力数值计算
• 4.1.4 江岸过渡断面双层衬砌结构内力数值计算
• 4.1.5 不同地质条件及围岩状况下双层衬砌结构内力计算结果分析
• 4.2 不同构造参数下双层衬砌结构内力的计算与分析
• 4.2.1 不同剪切强度下双层衬砌的结构内力计算与分析
• 4.2.2 不同内衬厚度下双层衬砌的结构内力计算与分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 盾构隧道双层衬砌构造措施研究
• 5.1 沪通黄浦江隧道双层衬砌内衬配筋研究
• 5.2 沪通黄浦江隧道双层衬砌内衬接缝设置与防排水措施研究
• 5.3 本章小结
• 结论及建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 攻读硕士学位期间参加科研项目