基于殼-彈簧模型的盾構隧道整體結構性能研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和綜合國力的提高，城市化進程加快，開展大規(guī)模的城市市政建設也就成為必然，在這些地下工程中，由于受到施工場地、道路交通等城市環(huán)境因素的限制，使得對城市正常機能影響很小的盾構施工法普遍得到了人們的關注，并且在一些地區(qū)已經(jīng)有了較為廣泛的使用。然而，我國到目前還沒有國家盾構規(guī)范作為設計標準，使得盾構隧道設計工作盲目性較大，故加強理論指導迫在眉睫。 盾構隧道管片襯砌設計的關鍵問題在于結構模型本身是否能反映管片的實際受力狀

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化為梁，并把隧道橫向結構性能和縱向結構性能割裂開來分別進行研究。然而，盾構隧道是由許多管片拼裝并用螺栓連接而成的圓環(huán)狀結構，結構性態(tài)相當復雜，其縱向結構性能和橫向結構性能是密不可分的，縱向結構性能的變化將不可避免地引起隧道

3、襯砌的橫向結構性能發(fā)生一定的變化，反之亦然。沿橫向和縱向簡化為梁，在很多情況下難以準確反映管片環(huán)之間的結構性能，因而與隧道實際的力學特性及結構性能會有一定的差異。本文的研究工作正是基于此展開，主要研究內容如下： 1.在分析了現(xiàn)有盾構隧道管片襯砌分析方法的基礎上，提出了能較為全面反應盾構隧道管片襯砌力學特性的計算模型，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構之間的相互作用。

4、 2.運用殼-彈簧模型對通縫拼裝隧道管片襯砌的整體力學性能進行了研究分析，從力學機理上分析了隧道縱、橫向結構性能的相互影響，以及隧道縱橫向結構性能對地基剛度變化的敏感程度。研究結果表明：襯砌通縫拼裝時，環(huán)向結構剛度的變化對隧道縱向結構性能的影響明顯于縱向結構剛度的變化對環(huán)向結構性能的影響；地基剛度的變化對隧道結構性能的影響不是特別明顯；根據(jù)計算分析結果，本文提出了“通縫拼裝縱向加強效應”及“拼裝襯砌橫向加強效應”的概念。