基于三維非連續(xù)接觸模型的管片與接頭結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究.pdf

1、盾構(gòu)隧道襯砌的最重要特征是采用管片拼裝而成，而接頭結(jié)構(gòu)的存在使得盾構(gòu)襯砌在受力與變形方面與一般整體式隧道襯砌存在顯著差異，尤其在列車荷載的反復(fù)作用下，管片接頭結(jié)構(gòu)常常發(fā)展為隧道的病害多發(fā)點。
　　本論文以國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(2011CB013802)等課題為依托，采用數(shù)值計算方法系統(tǒng)研究正常服役及鄰近基坑開挖卸載條件下的地鐵盾構(gòu)管片與接頭結(jié)構(gòu)靜動力特性。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)充分考慮盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)特征，運用

2、非線性接觸理論，模擬管片接頭結(jié)構(gòu)和管片襯砌與圍巖及道床之間的相互作用，建立道床-管片-圍巖的三維非連續(xù)接觸模型，并通過引入無限元靜動力人工邊界及列車動力荷載，使模型可以在靜力計算的應(yīng)力應(yīng)變基礎(chǔ)上進行列車荷載作用下的隧道動力響應(yīng)分析。
　　(2)基于道床-管片-圍巖的三維非連續(xù)接觸模型，對盾構(gòu)管片與接頭結(jié)構(gòu)在圍巖靜壓及列車動載作用下的受力與變形進行了分析，得到了管片接頭結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力、接頭螺栓內(nèi)力在列車動載作用下的變化規(guī)律。

3、>　　(3)結(jié)合多尺度混合建模技術(shù)，研究鄰近基坑開挖過程中盾構(gòu)管片與接頭結(jié)構(gòu)的受力變形規(guī)律及控制指標。隨著鄰近基坑開挖，管片與接頭結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形均大幅增加，且當襯砌豎向收斂率大于3.68‰，軸線水平偏移率大于0.53‰時，應(yīng)對盾構(gòu)隧道性態(tài)進行特別關(guān)注，部分接頭變形、接頭處混凝土應(yīng)力、接頭螺栓內(nèi)力已經(jīng)達到使用極限。
　　(4)研究了鄰近基坑開挖卸載對管片與接頭結(jié)構(gòu)動力特性的影響。側(cè)向卸載前后結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)時程曲線變化規(guī)律一致，但側(cè)