基于殼-彈簧模型的盾構(gòu)隧道整體結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和綜合國(guó)力的提高，城市化進(jìn)程加快，開展大規(guī)模的城市市政建設(shè)也就成為必然，在這些地下工程中，由于受到施工場(chǎng)地、道路交通等城市環(huán)境因素的限制，使得對(duì)城市正常機(jī)能影響很小的盾構(gòu)施工法普遍得到了人們的關(guān)注，并且在一些地區(qū)已經(jīng)有了較為廣泛的使用。然而，我國(guó)到目前還沒有國(guó)家盾構(gòu)規(guī)范作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使得盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)工作盲目性較大，故加強(qiáng)理論指導(dǎo)迫在眉睫。 盾構(gòu)隧道管片襯砌設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題在于結(jié)構(gòu)模型本身是否能反映管片的實(shí)際受力狀

2、態(tài)。目前用于隧道襯砌管片橫向理論解析分析方法主要有：慣用法、修正慣用法、多鉸環(huán)法以及梁-彈簧模型四種；縱向理論解析分析方法主要有：縱向梁-彈簧模型、縱向等效連續(xù)化模型兩種。無一例外，上述幾種模型都是將管片沿橫向或縱向簡(jiǎn)化為梁，并把隧道橫向結(jié)構(gòu)性能和縱向結(jié)構(gòu)性能割裂開來分別進(jìn)行研究。然而，盾構(gòu)隧道是由許多管片拼裝并用螺栓連接而成的圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)性態(tài)相當(dāng)復(fù)雜，其縱向結(jié)構(gòu)性能和橫向結(jié)構(gòu)性能是密不可分的，縱向結(jié)構(gòu)性能的變化將不可避免地引起隧道

3、襯砌的橫向結(jié)構(gòu)性能發(fā)生一定的變化，反之亦然。沿橫向和縱向簡(jiǎn)化為梁，在很多情況下難以準(zhǔn)確反映管片環(huán)之間的結(jié)構(gòu)性能，因而與隧道實(shí)際的力學(xué)特性及結(jié)構(gòu)性能會(huì)有一定的差異。本文的研究工作正是基于此展開，主要研究?jī)?nèi)容如下： 1.在分析了現(xiàn)有盾構(gòu)隧道管片襯砌分析方法的基礎(chǔ)上，提出了能較為全面反應(yīng)盾構(gòu)隧道管片襯砌力學(xué)特性的計(jì)算模型，即三維等效連續(xù)殼.彈簧模型。模型中用矩形平板殼單元來模擬管片襯砌，用土彈簧單元來模擬地層與隧道結(jié)構(gòu)之間的相互作用。

4、 2.運(yùn)用殼-彈簧模型對(duì)通縫拼裝隧道管片襯砌的整體力學(xué)性能進(jìn)行了研究分析，從力學(xué)機(jī)理上分析了隧道縱、橫向結(jié)構(gòu)性能的相互影響，以及隧道縱橫向結(jié)構(gòu)性能對(duì)地基剛度變化的敏感程度。研究結(jié)果表明：襯砌通縫拼裝時(shí)，環(huán)向結(jié)構(gòu)剛度的變化對(duì)隧道縱向結(jié)構(gòu)性能的影響明顯于縱向結(jié)構(gòu)剛度的變化對(duì)環(huán)向結(jié)構(gòu)性能的影響；地基剛度的變化對(duì)隧道結(jié)構(gòu)性能的影響不是特別明顯；根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，本文提出了“通縫拼裝縱向加強(qiáng)效應(yīng)”及“拼裝襯砌橫向加強(qiáng)效應(yīng)”的概念。