基于特征參量控制的盾構襯砌管片設計研究.pdf

1、本文從理論和ABAQUS模擬兩方面研究了盾構襯砌管片的特征參量變化對其內力及變形的影響，首先介紹了盾構施工法及其在我國的發(fā)展，并介紹了國內外圓形襯砌計算理論的發(fā)展，為本課題的研究奠定理論基礎。
　　其次，本文介紹了管片設計的幾種模型分類，并將其進行了比較，并總結出其共同點。至于襯砌管片的設計方法，包括有限單元法和荷載-結構法兩種，本文著重介紹了荷載-結構法里面的四種設計方法，即慣用法、修正慣用法、多鉸環(huán)法及梁-彈簧模型法，最后本文

2、選用修正慣用法對襯砌管片進行理論分析，采用梁-彈簧模型法對襯砌管片進行ABAQUS有限元模擬分析。本文應用結構力學里的位移法計算原理，對修正慣用法中的襯砌管片各點在荷載作用下的內力公式及水平直徑處的位移公式進行推導驗證，并確定出特征參量為：襯砌厚度h、剛度彎曲系數(shù)η及配筋率ρ，并從理論上分析上述特征參量變化時對襯砌管片的影響。在對襯砌管片環(huán)進行ABAQUS模擬計算時，需要確定作用于管片環(huán)上的各種荷載，本文是先將襯砌荷載中的主要荷載、次要

3、荷載及特殊荷載進行歸類，再將其中的各種荷載進行定義與說明，最后根據(jù)沈陽地鐵二號線的地質條件，應用土力學的相關知識計算出作用于盾構襯砌管片上的各種荷載值，并建立襯砌管片環(huán)的ABAQUS有限元模型進行有限元模擬分析。
　　之后，從理論分析和ABAQUS有限元分析兩方面，總結襯砌管片內力及位移隨特征參量變化的規(guī)律，并比較其結果。對于理論分析而言，直接將各種荷載代入到修正慣用法的計算公式中，得其彎矩、軸力及位移表達式，分析其變化規(guī)律。對于

4、ABAQUS有限元分析而言，則需將各種荷載施加在本文所建的ABAQUS二維襯砌圓環(huán)模型上，通過有限元分析計算，繪制出其所得數(shù)據(jù)的曲線圖，并對其進行擬合分析。經比較可知，由理論分析所得出的襯砌厚度h、彎曲剛度系數(shù)η及配筋率ρ對管片設計的影響結果與由ABAQUS有限元分析所得的結論基本一致。
　　最后，對本文所有工作進行總結，并建議采用厚度較小的對稱配筋與非對稱配筋相結合的盾構襯砌管片設計方法，并對以后的研究工作進行了展望。