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结构工程专业论文.docxVIP

摘要摘 摘要 摘 要 盾构法隧道的兴建可缓解建筑用地紧张、交通拥挤的现状，飞速发展的盾 构施工技术更使盾构隧道日益成为重要的城市地下结构。在一些城市公路隧道 和越江隧道等都迫切要求单管修建三个车道，但大直径盾构隧道设计仍沿用相 对较小直径的盾构隧道结构计算方法，与盾构法施工技术水平相比，大直径盾 构隧道结构的理论研究相对较为滞后。考虑到大型盾构隧道所特有的结构特点， 本文以沪崇苏通道南港隧道实际工程为研究依托，对大直径盾构隧道管片结构 进行理论分析和探讨，论文的主要工作在以下几个方面： 1．在前人的研究工作基础上，以Biot固结理论为基础，考虑孔隙度和渗透 率动态变化，初步探究了考虑土体时效性的流一固耦合分析模型，且给出了相 应的有限元计算公式，并编制了相应的程序模块。 2．对隧道衬砌结构的外荷载进行了研究，并提出了基于考虑土体时效特性 的流一固耦合作用的有限元法确定隧道衬砌结构的水土压力。 3．对盾构法隧道管片接头进行理论分析，根据管片接头构造特征，在传力 衬垫和弹性密封橡胶试验资料的基础上，对管片接头进行受力分析，得到管片 环向接头的弯曲刚度与接头内力的非线性关系，为了应用方便，提出了管片环 向接头的抗弯刚度计算模型，并编制了相应的接头分析程序。 4．采用有限元方法，使用厚壳、GOODMAN、接触及实体单元，考虑管片 与管片在接缝处的挤压作用、管片与接头螺栓之间的咬合作用、管片环向接头 的抗弯刚度非线性、管片与周围土体的相互作用，提出了土体连续介质一厚壳 二接头3D计算模型，并编制了相应程序模块。 5．使用土体连续介质一厚壳一接头3D计算模型分别对沪崇苏通道南港隧 道管片结构通缝和错缝两种拼装方式进行了三维计算分析和研究，成果将提交 使用单位参考，对相应工程的成功实施提供了技术借鉴和指导。 关键词：盾构隧道，流变固结，流一固耦合，水土压力，管片接头，土体连续介 质一厚壳一接头3D计算模型，数值分析 AbstractABSTRACT Abstract ABSTRACT As an effeetive measure to mitigate the dilemma between the limitation of overground spaces and the heavy load of transportation,large shield tunnels become important underground structures in urban area owing to the breakthroughs in construction technology．Compared with the quick development in practical engineering，the theoretical research in structural model for large shield tunnels is relative delved．Currently,those designing methods for small shield tunnels are simply applied when designing large tunnels．Considering the structural specialties in large shield tunnels，a detail study on the designing method for large shield tunnels is presented in this thesis．The major points of the author’S work ale as follows： First，starting from predecessor’S research，based on the Biot consolidation theory,on account of dynamic change of porosity and permeability,an expansion model was established，which could simulate the coupling effect of time-dependent stress-strain behavior of soil and seepage effects of groundwater．The calculator program of the model was compiled witll the FORTRAN language． Secondly,the basic theory and method calculating