基于三維非連續(xù)接觸模型的管片與接頭結構力學特性研究.pdf

1、盾構隧道襯砌的最重要特征是采用管片拼裝而成，而接頭結構的存在使得盾構襯砌在受力與變形方面與一般整體式隧道襯砌存在顯著差異，尤其在列車荷載的反復作用下，管片接頭結構常常發(fā)展為隧道的病害多發(fā)點。
　　本論文以國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目(2011CB013802)等課題為依托，采用數(shù)值計算方法系統(tǒng)研究正常服役及鄰近基坑開挖卸載條件下的地鐵盾構管片與接頭結構靜動力特性。主要內容和結論如下:
　　(1)充分考慮盾構隧道結構特征，運用

2、非線性接觸理論，模擬管片接頭結構和管片襯砌與圍巖及道床之間的相互作用，建立道床-管片-圍巖的三維非連續(xù)接觸模型，并通過引入無限元靜動力人工邊界及列車動力荷載，使模型可以在靜力計算的應力應變基礎上進行列車荷載作用下的隧道動力響應分析。
　　(2)基于道床-管片-圍巖的三維非連續(xù)接觸模型，對盾構管片與接頭結構在圍巖靜壓及列車動載作用下的受力與變形進行了分析，得到了管片接頭結構的變形、應力、接頭螺栓內力在列車動載作用下的變化規(guī)律。

3、>　　(3)結合多尺度混合建模技術，研究鄰近基坑開挖過程中盾構管片與接頭結構的受力變形規(guī)律及控制指標。隨著鄰近基坑開挖，管片與接頭結構的應力和變形均大幅增加，且當襯砌豎向收斂率大于3.68‰，軸線水平偏移率大于0.53‰時，應對盾構隧道性態(tài)進行特別關注，部分接頭變形、接頭處混凝土應力、接頭螺栓內力已經達到使用極限。
　　(4)研究了鄰近基坑開挖卸載對管片與接頭結構動力特性的影響。側向卸載前后結構的動力響應時程曲線變化規(guī)律一致，但側