經(jīng)典Timoshenko梁理論在盾構隧道縱向不均勻變形中的適用及相關研究
發(fā)布時間：2020-12-09 04:24
已建成地鐵盾構隧道在長期的運營過程中,由于受到復雜的地質力學及環(huán)境影響,隧道縱向結構不可避免會產(chǎn)生非均勻變形,直接影響運營安全和舒適性。因此對盾構隧道縱向結構變形的研究十分必要。由于盾構管片是拼裝而成的復雜大型結構體,對其縱向結構力學性能的研究仍屬難題,針對此專題,本文分別采用基礎理論、模型試驗和數(shù)值模擬的方法對其進行研究,主要內容如下:(1)采用彈性地基上Timoshenko梁模擬地層中縱向盾構隧道結構,以位移、轉角、彎矩和剪力為初參數(shù),通過傳遞矩陣法求解,建立了能夠同時考慮剪切效應和彎曲效應的縱向盾構隧道結構計算模型,給出盾構隧道縱向結構的內力和變形解。(2)依托南京地鐵一號線盾構區(qū)間隧道,自行設計和制作了相似比為1:40的模型隧道和試驗加載系統(tǒng)。分別對均質隧道和模型隧道進行了加載試驗,通過對試驗數(shù)據(jù)分析,初步得出了本實驗縱向抗彎剛度有效率范圍為0.15～0.26。對模型土中隧道進行了局部加載試驗,根據(jù)位移數(shù)據(jù)對結構剪切剛度進行反分析,初步得出本實驗等效剪切剛度修正系數(shù)的范圍為0.05～0.1。(3)分別采用數(shù)值模擬軟件Midas GTS和理論方法對三種下臥土層條件下盾構隧道沿縱向...
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：105 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１上海地鐵二號線縱向變形［５］??１??
?Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｓｈａｎｇｈａｉ?Ｍｅｔｒｏ?Ｌｉｎｅ?２ｔ５］??圖１．１所示為上海地鐵２號線某區(qū)間隧道于２０１０年５月發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了較大的??不均勻沉降，其平均沉降速率約為０．３？０．４?ｍｍ／ｄ，導致洞口和泵站附近局部隧道??沉降曲線的斜率較大。對列車運營和隧道結構安全構成了威脅，且隧道多處出現(xiàn)?＇??了滲漏水現(xiàn)象，在其泵站沉降最大的位置出現(xiàn)了嚴重道床與管片脫開的現(xiàn)象。??上海市地鐵一號線于１９９５年４月投入運營［６］，是上海地鐵的主要南北線。??自１９９５年投入使用以來，己經(jīng)有了大幅度的沉降，到２０１０年底，一號線的平均??累積沉降量已達到１１１毫米。在縱向上發(fā)生了不均勻沉降，最大位移發(fā)生在人民??廣場地鐵站附近，為２９５＿，最小位移位于上海室內體育場地鐵站附近，僅為??０．８ｍｍ〇??過量的縱向不均勻變形導致環(huán)與環(huán)之間的開裂和錯臺等變形
??圖１．４縱向等效連續(xù)化模型［１２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?Ｍｏｄｅｌ１１２１??其提出的縱向等效抗彎剛度表達式為：??（ＥＤｅｇ?＝＾ｎ、，。?ａ－２）??ＣＯＳ?（ｐ－＼－｛（ｐ?＋?７ｔ?１２）??式中：￥——中性軸位置角度??Ｅ〇一一截面彈性模量??Ｉｃ一一截面慣性矩??殷建國等［１３］假設縱向有效剛度比恒定并且縱向可變，通過沉降曲線進行反??算，分析縱向沉降對盾構隧道的影響影響。??蔣通等Ｍ基于縱向等效連續(xù)化模型，建立了地震引起不均勻沉降作用下，盾??構隧道彈塑性受力的簡化計算方法。并以上海市延安路越江盾構法隧道為例，進??行了算例分析。??張志強等［１５］釆用縱向等效連續(xù)化模型對南京過江隧道進行了計算，并與有限??元模擬結果對比分析。??鄭永來等［１６］基于地鐵縱向不均勻沉降的實測數(shù)據(jù)，研究了縱向沉降和變形曲??率
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基坑開挖對鄰近隧道影響的耦合分析方法[J]. 周澤林,陳壽根,涂鵬,張海生. 巖土力學. 2018(04)
[2]軸力和彎矩共同作用下盾構隧道縱向非線性等效抗彎剛度研究[J]. 耿萍,陳枰良,張景,何川,晏啟祥. 巖石力學與工程學報. 2017(10)
[3]基于橢圓形式的隧道縱向等效連續(xù)化模型分析[J]. 蔡偉陽,張孟喜. 現(xiàn)代隧道技術. 2017(03)
[4]復雜條件下的地鐵盾構隧道的力學行為研究[J]. 李春良,王方彥,張立輝,王靜. 鐵道學報. 2016(05)
[5]基于柔度法梁模型的盾構隧道襯砌結構縱向變形計算方法[J]. 李曉軍,黃伯麒,朱合華,洪弼宸. 工程力學. 2016(04)
[6]收斂變形對地鐵盾構隧道縱向等效抗彎剛度的影響研究[J]. 李明宇,姜平遠,郭逸凡. 結構工程師. 2015(06)
[7]基于盾構隧道縱向沉降的縱向等效剛度反分析[J]. 殷建國,黃宏偉. 巖土力學. 2015(S1)
[8]模型盾構隧道管片縱縫接頭設計方法[J]. 黃大維,周順華,王秀志,劉洪波,張潤來. 巖土工程學報. 2015(06)
[9]基于模型試驗的盾構隧道縱向剛度分析[J]. 葉飛,楊鵬博,毛家驊,毛燕飛,陳治,孫昌海. 巖土工程學報. 2015(01)
[10]鐵路盾構隧道單、雙層襯砌縱向力學性能的模型試驗研究[J]. 何川,郭瑞,肖明清,周濟民,何應道. 中國鐵道科學. 2013(03)
本文編號：2906266
【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：105 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１上海地鐵二號線縱向變形［５］??１??
?Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｓｈａｎｇｈａｉ?Ｍｅｔｒｏ?Ｌｉｎｅ?２ｔ５］??圖１．１所示為上海地鐵２號線某區(qū)間隧道于２０１０年５月發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了較大的??不均勻沉降，其平均沉降速率約為０．３？０．４?ｍｍ／ｄ，導致洞口和泵站附近局部隧道??沉降曲線的斜率較大。對列車運營和隧道結構安全構成了威脅，且隧道多處出現(xiàn)?＇??了滲漏水現(xiàn)象，在其泵站沉降最大的位置出現(xiàn)了嚴重道床與管片脫開的現(xiàn)象。??上海市地鐵一號線于１９９５年４月投入運營［６］，是上海地鐵的主要南北線。??自１９９５年投入使用以來，己經(jīng)有了大幅度的沉降，到２０１０年底，一號線的平均??累積沉降量已達到１１１毫米。在縱向上發(fā)生了不均勻沉降，最大位移發(fā)生在人民??廣場地鐵站附近，為２９５＿，最小位移位于上海室內體育場地鐵站附近，僅為??０．８ｍｍ〇??過量的縱向不均勻變形導致環(huán)與環(huán)之間的開裂和錯臺等變形
??圖１．４縱向等效連續(xù)化模型［１２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ?Ｍｏｄｅｌ１１２１??其提出的縱向等效抗彎剛度表達式為：??（ＥＤｅｇ?＝＾ｎ、，。?ａ－２）??ＣＯＳ?（ｐ－＼－｛（ｐ?＋?７ｔ?１２）??式中：￥——中性軸位置角度??Ｅ〇一一截面彈性模量??Ｉｃ一一截面慣性矩??殷建國等［１３］假設縱向有效剛度比恒定并且縱向可變，通過沉降曲線進行反??算，分析縱向沉降對盾構隧道的影響影響。??蔣通等Ｍ基于縱向等效連續(xù)化模型，建立了地震引起不均勻沉降作用下，盾??構隧道彈塑性受力的簡化計算方法。并以上海市延安路越江盾構法隧道為例，進??行了算例分析。??張志強等［１５］釆用縱向等效連續(xù)化模型對南京過江隧道進行了計算，并與有限??元模擬結果對比分析。??鄭永來等［１６］基于地鐵縱向不均勻沉降的實測數(shù)據(jù)，研究了縱向沉降和變形曲??率
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基坑開挖對鄰近隧道影響的耦合分析方法[J]. 周澤林,陳壽根,涂鵬,張海生. 巖土力學. 2018(04)
[2]軸力和彎矩共同作用下盾構隧道縱向非線性等效抗彎剛度研究[J]. 耿萍,陳枰良,張景,何川,晏啟祥. 巖石力學與工程學報. 2017(10)
[3]基于橢圓形式的隧道縱向等效連續(xù)化模型分析[J]. 蔡偉陽,張孟喜. 現(xiàn)代隧道技術. 2017(03)
[4]復雜條件下的地鐵盾構隧道的力學行為研究[J]. 李春良,王方彥,張立輝,王靜. 鐵道學報. 2016(05)
[5]基于柔度法梁模型的盾構隧道襯砌結構縱向變形計算方法[J]. 李曉軍,黃伯麒,朱合華,洪弼宸. 工程力學. 2016(04)
[6]收斂變形對地鐵盾構隧道縱向等效抗彎剛度的影響研究[J]. 李明宇,姜平遠,郭逸凡. 結構工程師. 2015(06)
[7]基于盾構隧道縱向沉降的縱向等效剛度反分析[J]. 殷建國,黃宏偉. 巖土力學. 2015(S1)
[8]模型盾構隧道管片縱縫接頭設計方法[J]. 黃大維,周順華,王秀志,劉洪波,張潤來. 巖土工程學報. 2015(06)
[9]基于模型試驗的盾構隧道縱向剛度分析[J]. 葉飛,楊鵬博,毛家驊,毛燕飛,陳治,孫昌海. 巖土工程學報. 2015(01)
[10]鐵路盾構隧道單、雙層襯砌縱向力學性能的模型試驗研究[J]. 何川,郭瑞,肖明清,周濟民,何應道. 中國鐵道科學. 2013(03)
本文編號：2906266
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