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《大连理工大学》 2011年
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盾构隧道衬砌管片结构的力学性能试验及理论研究

周海鹰  
【摘要】:随着我国经济的快速发展和土地资源的稀缺,城市地下空间开发规模逐年扩大。盾构法作为一种安全高效的施工技术,应用越来越广泛,而我国目前还没有形成国家盾构衬砌设计规范,使得我国盾构隧道衬砌结构设计具有较大的盲目性。本文针对盾构隧道衬砌设计中的关键问题——盾构隧道衬砌结构设计模型及模型中关键参数的确定进行了系统的研究,主要内容包括: 1、在分析已有盾构隧道衬砌管片力学性能试验的基础上,以沈阳地铁盾构隧道为依据,对3片衬砌管片进行了力学性能试验,分析了不同试验加载方式和不同配筋率对衬砌管片破坏机理和力学性能的影响。建立了三维有限元模型,将数值与试验结果进行了对比,给出了衬砌管片工程用承载力、开裂内力及裂缝宽度实用计算方法。 2、采用3组1:1衬砌管片,研究了在不同工况下纵向接头抗弯刚度等力学性能指标。对衬砌管片接头力学性能试验数据进行了整理、分析,研究了接缝的受力和变形规律,对盾构隧道衬砌管片纵向接头抗弯刚度和承载力进行了定量评价,提出了一种确定衬砌纵向接头抗弯刚度的简化计算模型。 3、在对已有衬砌管片接头三维有限元模型研究的基础上,针对衬砌接头建立了三维非线性有限元模型,衬砌管片、接头受力衬垫均采用8节点三维实体单元,螺栓用2节点Timoshenko梁单元模拟。将有限元计算结果与试验测试结果进行了对比分析,验证了有限元模型的可靠性和合理性。 4、在考虑接头影响的基础上,采用力法建立方程推导出荷载作用下衬砌管片内力和位移的解析解,研究了接头抗弯刚度、地基抗力系数、衬砌厚度及计算半径对衬砌管片弯曲刚度有效率的影响,提出了一种确定衬砌管片弯曲刚度有效率的简化计算方法。 5、基于对现有盾构隧道衬砌设计方法的研究,发展了能够较全面反映盾构隧道衬砌力学特性的壳-矩阵-弹簧模型。该模型采用矩形平板壳单元模拟衬砌管片,用矩阵单元模拟衬砌管片的纵向和环向接头效应,用弹簧模拟地基土抗力效应,计算结果表明,该模型能够符合盾构隧道衬砌的实际受力特点。 6、运用壳-矩阵-弹簧模型、梁-弹簧模型对衬砌管片力学特性进行研究,比较了两种模型在衬砌管片错缝拼装条件下不同地基土抗力系数、不同纵向接头抗弯刚度以及不同管片厚度力学特性的异同,并解释了两种模型计算结果差异的原因。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U455.43

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄钟晖,廖少明,刘国彬,侯学渊;软土盾构法隧道管片接头位置的优化研究[J];地下空间;2000年04期
2 黄钟晖;盾构法隧道管片衬砌纵缝接头受力模型的研究[J];地下空间;2003年03期
3 朱伟,胡如军,钟小春;几种盾构隧道管片设计方法的比较[J];地下空间;2003年04期
4 廖少明;白廷辉;彭芳乐;徐伟林;;盾构隧道纵向沉降模式及其结构响应[J];地下空间与工程学报;2006年04期
5 于宁;白廷辉;朱合华;;盾构隧道预应力管片接头的模型试验研究[J];地下空间与工程学报;2009年03期
6 闫治国;朱合华;;隧道衬砌结构火灾安全及高温力学行为研究[J];地下空间与工程学报;2010年04期
7 李京爽,王哲;地铁盾构管片弯曲变形特性试验研究[J];北方交通大学学报;2004年01期
8 何英杰,周晓雁;盾构隧道衬砌连接螺栓变形的影响因素分析[J];长江科学院院报;2002年S1期
9 黄若煜,郑长良,姚伟岸,钟万勰;基于平面弹性-板弯曲比拟理论的Wilson型板弯曲单元[J];工程力学;2003年04期
10 苏宗贤;何川;;盾构隧道管片衬砌内力分析的壳-弹簧-接触模型及其应用[J];工程力学;2007年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 钟小春;盾构隧道管片土压力的研究[D];河海大学;2005年
2 黄正荣;基于壳—弹簧模型的盾构衬砌管片受力特性研究[D];河海大学;2007年
3 姜安龙;大直径越江盾构隧道管片结构理论分析及其工程应用研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 严佳梁;盾构隧道管片接头性态研究[D];同济大学;2006年
2 王彪;上海长江隧道衬砌结构整环试验与研究[D];同济大学;2007年
3 夏松林;狮子洋隧道通缝式拼装管片衬砌结构的原型试验研究[D];西南交通大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙海涛;考虑衬砌接头的土—盾构隧道有限元模型初探[J];四川建筑科学研究;2000年01期
2 赵勇,李伟兴,黄鼎业;后张预应力混凝土结构的次轴力[J];四川建筑科学研究;2003年01期
3 何林,肖承波,吴体;某工程加层部分的安全性鉴定[J];四川建筑科学研究;2003年02期
4 刘广均,张钢;砌体结构设计中应注意的几个问题[J];四川建筑科学研究;2003年02期
5 徐晓阳,马宏伟,张兴虎;平面十字形节点试验的总结[J];四川建筑科学研究;2003年03期
6 浦沪军;民用建筑可靠性鉴定中双向板承载能力安全性等级的评定[J];四川建筑科学研究;2003年04期
7 周定松,王莺歌;后张预应力混凝土框架梁设计方法的研究[J];四川建筑科学研究;2003年04期
8 米健,王晓波,崔苗,刘国银,陈哲;深圳会议展览中心预应力设计[J];四川建筑科学研究;2003年04期
9 郭伟,刘兴远,张力,王跃文,孙亮;无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探[J];四川建筑科学研究;2004年01期
10 李平先,毕苏萍;对称配筋小偏心受压构件的截面设计[J];四川建筑科学研究;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李根;唐春安;李连崇;;一个可用于全耦合固结分析的低阶稳定新单元[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 郑玉磊;张明旭;袁胜万;郭俊康;;高速机床立柱有限元分析及优化设计[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 尹洪冰;罗兴隆;谭金涛;张林在;;美国混凝土规范墙体预埋件的计算分析及与中国混凝土规范的对比[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
4 李辉;孙利平;雷龙;;板簧支架动态外载的计算和疲劳分析[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
5 胡少伟;陆俊;范向前;;混凝土断裂试验中的声发射特性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 肖明清;孙文昊;韩向阳;;盾构隧道管片上浮问题研究[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
7 宋书显;;盾构机下穿火车站的措施与控制[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
8 陈元庆;;宁波地铁1号线泽大区间盾构隧道障碍物处理技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
9 李锐;;硬岩地层盾构机掘进技术探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
10 陈立;;粘土层中泥水盾构掘进施工技术探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张骥;混凝土塑性—损伤本构模型研究[D];华中科技大学;2010年
2 韩强;CFRP-混凝土界面粘结滑移机理研究[D];华南理工大学;2010年
3 刘灿;横向预应力混凝土梁的抗剪性能及预应力损失研究[D];华南理工大学;2010年
4 劳晓春;RC矩形截面剪力墙构件的抗震性能及其性能指标限值研究[D];华南理工大学;2010年
5 郑顺潮;钢纤维聚合物高强结构混凝土的力学性能研究[D];华南理工大学;2010年
6 傅军;新型墙体抗裂抗渗性能及工程应用研究[D];浙江大学;2010年
7 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
8 吴静;多重螺旋箍筋增韧轻质混凝土抗震性能研究[D];武汉理工大学;2010年
9 都爱华;框架结构移位托换节点受力机理的研究[D];山东大学;2010年
10 孙训海;基础刚度、褥垫厚度对刚性桩复合地基桩土承载性状的影响[D];中国建筑科学研究院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于群;钢—高强混凝土组合梁非线性分析[D];山东科技大学;2010年
2 杨凤莲;配置加强箍筋混凝土短柱力学性能试验研究[D];山东科技大学;2010年
3 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
4 袁英保;基于分层沉降试验的复合地基变形问题研究[D];郑州大学;2010年
5 田利辉;聚氨酯小框体外墙外保温体系研究[D];郑州大学;2010年
6 黄晓战;纤维矿渣微粉混凝土高温损伤机理与力学性能研究[D];郑州大学;2010年
7 赵发军;在役混凝土梁桥结构加固模型试验研究[D];郑州大学;2010年
8 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
9 王莉荔;500MPa级热轧带肋钢筋机械锚固性能试验研究[D];郑州大学;2010年
10 刘利亚;钢筋混凝土短梁受剪承载力可靠度分析[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙海涛;考虑衬砌接头的土—盾构隧道有限元模型初探[J];四川建筑科学研究;2000年01期
2 廖少明,侯学渊;软土盾构法隧道设计与施工的最新研究进展[J];地下空间;1998年S1期
3 林永国,廖少明,刘国彬;地铁隧道纵向变形影响因素的探讨[J];地下空间;2000年04期
4 黄钟晖,廖少明,刘国彬,侯学渊;软土盾构法隧道管片接头位置的优化研究[J];地下空间;2000年04期
5 丁春林,刘建国,宫全美,肖广智;盾构隧道管片衬砌内力计算方法比较[J];地下空间;2001年03期
6 李晓红,靳晓光,亢会明,卢义玉;隧道位移智能化反分析及其应用[J];地下空间;2001年04期
7 黄宏伟,臧小龙;盾构隧道纵向变形性态研究分析[J];地下空间;2002年03期
8 胡如军,朱伟,季亚平;盾构隧道管片设计参数的灵敏度分析[J];地下空间;2003年01期
9 汤漩,黄宏伟;盾构隧道衬砌设计中几个问题的研究[J];地下空间;2003年02期
10 刘学山;盾构隧道的纵向抗震分析研究[J];地下空间;2003年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 陈建余;非稳定饱和—非饱和渗流场数值计算关键技术及其应用研究[D];河海大学;2003年
2 刘加才;层状砂井地基固结分析及其工程应用[D];河海大学;2004年
3 张海波;地铁隧道盾构法施工对周围环境影响的数值模拟[D];河海大学;2005年
4 钟小春;盾构隧道管片土压力的研究[D];河海大学;2005年
5 李西斌;软土流变固结理论与试验研究[D];浙江大学;2005年
6 黄正荣;基于壳—弹簧模型的盾构衬砌管片受力特性研究[D];河海大学;2007年
7 闫治国;隧道衬砌结构火灾高温力学行为及耐火方法研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 谢宗林;地铁区间盾构隧道管片衬砌结构力学行为的现场试验研究[D];西南交通大学;2004年
2 吴顺华;水文地球化学方法确定隧洞外水压力研究[D];河海大学;2005年
3 郑心铭;盾构隧道管片结构的理论研究及计算分析[D];西南交通大学;2005年
4 吴兰婷;盾构隧道管片接头力学行为的有限元分析[D];西南交通大学;2005年
5 严佳梁;盾构隧道管片接头性态研究[D];同济大学;2006年
6 奚程磊;盾构法隧道管片接头形式研究及其优化[D];同济大学;2006年
7 王彪;上海长江隧道衬砌结构整环试验与研究[D];同济大学;2007年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 宋超业;周书明;谭志文;;水下盾构隧道合理覆盖层厚度的探讨[J];现代隧道技术;2008年S1期
2 赵样平;宋金良;;盾构隧道结构健康与安全的影响因素分析[J];四川建筑;2011年03期
3 曹国旭;唐文鹏;蔺云宏;;地铁盾构隧道下穿对铁路股道影响的探讨[J];广东交通职业技术学院学报;2011年02期
4 李权;陈寿根;张恒;刘建国;韩雪峰;;盾构隧道下穿立交桥地表沉降分析[J];四川建筑;2010年05期
5 唐伟强;张继清;;天津地下直径线最大坡度研究[J];铁道工程学报;2008年02期
6 赵誉;;大直径盾构隧道预制管片高精度钢模结构型式及精度控制[J];科协论坛(下半月);2008年06期
7 廖少明,李文勇,王璇;盾构隧道快速施工法试验研究[J];施工技术;2002年06期
8 田华军;袁聚亮;;郑州地铁试验段盾构选型及关键配置[J];建筑机械;2009年05期
9 陈馈;傅德明;吴学松;;盾构技术60年飞跃[J];建筑机械化;2009年10期
10 袁振国;;盾构穿越北京地铁国贸站—双井站区间施工技术[J];铁道建筑;2008年06期
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1 丁德云;鲁卫东;杨秀仁;刘维宁;颜莓;;盾构隧道扩挖建造地铁车站方案的分析[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年
2 尹胜利;;地铁隧道盾构法施工中的问题与防治[A];河南省土木建筑学会2008年学术大会论文集[C];2008年
3 张波;范桂欣;程立忠;;小直径盾构电力隧道工程造价分析与控制[A];电网工程造价管理优秀论文[C];2011年
4 朱忠隆;张庆贺;;盾构法施工对土体影响理论与试验研究[A];第一届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集(下册)[C];1999年
5 卿伟宸;廖红建;李昌宁;;盾构法施工对地表沉降影响的数值分析[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2006年
6 刘建国;鞠丽艳;刘朝明;;上海地铁盾构隧道管片密封垫成品硬度抽检方法[A];中国土木工程学会隧道与地下工程分会防水排水专业委员会第十五届学术交流会论文集[C];2011年
7 王子煜;李金安;;盾构隧道施工安全管理[A];河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C];2010年
8 何川;李围;张海波;;配合盾构法修建三连拱地铁车站的模型试验研究[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年
9 卿伟宸;廖红建;钱春宇;;盾构法施工影响地面最大沉降的若干因素分析[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年
10 焦齐柱;孙文昊;张迪;;杭州市庆春路过江隧道工程设计[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 上海市政工程设计研究院 温竹茵 周质炎;盾构法施工隧道的纵向受力分析[N];中华建筑报;2009年
2 乾铄;我国首条盾构法施工的水下铁路隧道贯通[N];中国建材报;2011年
3 ;过江龙 天堑通[N];石油管道报;2009年
4 记者 林培军 刘涛 通讯员 李晓云;西二线长江盾构隧道顺利贯通[N];石油管道报;2009年
5 孙洪涛;浅议盾构法施工地层移动分析的模糊数学模型[N];广东建设报;2000年
6 杨光;西安地铁首条盾构隧道顺利贯通[N];陕西日报;2008年
7 杨林王 平刘健;国内最复杂地质盾构隧道全线贯通[N];中华建筑报;2010年
8 记者 丁伟;西气东输长江盾构隧道贯通[N];中国石油报;2003年
9 沈英甲;地下深处,盾构隧道成功穿越[N];科技日报;2004年
10 记者 沈英甲;北京地铁首段盾构隧道双线贯通[N];科技日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周海鹰;盾构隧道衬砌管片结构的力学性能试验及理论研究[D];大连理工大学;2011年
2 张远荣;盾构过富水砂层对环境影响的分析研究[D];中国铁道科学研究院;2011年
3 胡俊;高水压砂性土层地铁大直径盾构始发端头加固方式研究[D];南京林业大学;2012年
4 张海波;地铁隧道盾构法施工对周围环境影响的数值模拟[D];河海大学;2005年
5 张新金;盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站关键技术研究[D];北京交通大学;2010年
6 胡祥涛;土—盾构相互作用研究及推进载荷规划[D];华中科技大学;2012年
7 孟庆琳;盾构螺旋输送机承压输送机理研究及控制中的应用[D];大连理工大学;2012年
8 滕丽;基于土体力学特性的盾构隧道施工风险监控系统研究[D];上海大学;2012年
9 赵宝虎;冲击问题实验应力分析与盾构始发反力架监测[D];天津大学;2009年
10 洪开荣;高速铁路水下盾构隧道结构力学特征及掘进与对接技术研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕青山;地铁盾构隧道衬砌管片质量检测方法的研究[D];沈阳建筑大学;2011年
2 肖文辉;基于透明土的盾构隧道模型试验初步研究[D];武汉理工大学;2011年
3 马程昊;盾构近接隧道施工影响研究[D];北京交通大学;2010年
4 温鹏飞;盾构隧道下穿既有客运专线高架桥轨道变形规律及动力响应分析[D];北京交通大学;2011年
5 段锋;盾构地铁管片衬砌结构施工阶段力学行为及选型技术研究[D];安徽理工大学;2012年
6 刘涛;盾构穿越引起的既有轨道交通高架线变形及控制[D];北京交通大学;2010年
7 赵权威;盾构下穿京广线郑州站的地表沉降预计及控制技术研究[D];中南大学;2011年
8 王振;某地铁盾构穿越广深铁路桥影响分析及施工控制研究[D];北京交通大学;2012年
9 吴盛才;盾构法施工地表高速公路安全监测及稳定性评价[D];长沙理工大学;2012年
10 杨三资;10m直径盾构与6m直径盾构引起的土体扰动规律对比研究[D];北京市市政工程研究院;2012年
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