大斷面箱涵頂力分析與姿態(tài)反饋控制技術研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，近年來我國出現(xiàn)了大量新建線路與既有線路發(fā)生立體交叉的工程，由于地下穿越方案具有施工期間不阻斷既有路線交通、工期短、較少影響城市環(huán)境等優(yōu)點，越來越受到重視，并得到廣泛應用。而如何實現(xiàn)地下穿越微擾動施工，也已成為近年來的一個研究熱點。 頂進箱涵工法，包括由其發(fā)展而來的管棚—箱涵法、管幕—箱涵法，是地下穿越工法的一種，適用于埋深不大、穿越距離較短且為直線的工程，廣泛應用于穿越鐵路和公路的工程。頂力分析與控制

2、以及姿態(tài)控制技術是該工法的關鍵技術，也是實現(xiàn)微擾動施工的關鍵問題。 本文結合河南省交通廳項目《超大斷面箱涵斜穿越頂進技術研究》和國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目《大深度大斷面地下穿越工程與微擾動施工研究》(2006AA11Z102)，通過廣泛的設計與施工調查、理論方法研究、程序編制以及對監(jiān)測數(shù)據(jù)的計算、分析和比較，取得了一些成果。本文完成的研究工作和取得的創(chuàng)新成果主要包括： 1.提出了頂進箱涵法實時受力分析方法，

3、該方法相較傳統(tǒng)頂力計算方法，主要特點在于考慮了施工工況對箱涵受力的影響，如箱涵頂進距離、偏位、挖土范圍和部位、頂進速率等。在工程中使用該方法進行頂進實時受力分析，可以對現(xiàn)有施工參數(shù)進行評價并隨時作出調整。該方法也是本文后續(xù)研究工作的基礎。 2.對箱涵受力計算參數(shù)反演方法進行了研究。該方法的思路是通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，使用前述箱涵受力計算模型，進行優(yōu)化反分析以確定摩阻系數(shù)和側向土壓力系數(shù)這兩個箱涵受力計算中的關鍵參數(shù)。工程中使用該方法

4、可以對這兩個隨時進行修正和調整，使之接近實際情況，進而提高受力正算的準確性。 3.提出了基于實時受力分析的箱涵姿態(tài)控制和糾偏優(yōu)化分析方法。該方法的思路是通過對千斤頂參數(shù)(各頂鎬窩千斤頂?shù)捻斄Υ笮『头较?進行優(yōu)化分析，使箱涵受力達到預定狀態(tài)來控制箱涵水平姿態(tài)。 4.基于前述研究成果，在Matlab平臺上編寫了頂進箱涵法施工反饋分析和控制程序，該程序包括3個模塊：(1)箱涵實時受力分析模塊(正算)；(2)受力計算參數(shù)反演分析