基于特征參量控制的盾構(gòu)襯砌管片設(shè)計(jì)研究.pdf

1、本文從理論和ABAQUS模擬兩方面研究了盾構(gòu)襯砌管片的特征參量變化對其內(nèi)力及變形的影響，首先介紹了盾構(gòu)施工法及其在我國的發(fā)展，并介紹了國內(nèi)外圓形襯砌計(jì)算理論的發(fā)展，為本課題的研究奠定理論基礎(chǔ)。
　　其次，本文介紹了管片設(shè)計(jì)的幾種模型分類，并將其進(jìn)行了比較，并總結(jié)出其共同點(diǎn)。至于襯砌管片的設(shè)計(jì)方法，包括有限單元法和荷載-結(jié)構(gòu)法兩種，本文著重介紹了荷載-結(jié)構(gòu)法里面的四種設(shè)計(jì)方法，即慣用法、修正慣用法、多鉸環(huán)法及梁-彈簧模型法，最后本文

2、選用修正慣用法對襯砌管片進(jìn)行理論分析，采用梁-彈簧模型法對襯砌管片進(jìn)行ABAQUS有限元模擬分析。本文應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)里的位移法計(jì)算原理，對修正慣用法中的襯砌管片各點(diǎn)在荷載作用下的內(nèi)力公式及水平直徑處的位移公式進(jìn)行推導(dǎo)驗(yàn)證，并確定出特征參量為：襯砌厚度h、剛度彎曲系數(shù)η及配筋率ρ，并從理論上分析上述特征參量變化時(shí)對襯砌管片的影響。在對襯砌管片環(huán)進(jìn)行ABAQUS模擬計(jì)算時(shí)，需要確定作用于管片環(huán)上的各種荷載，本文是先將襯砌荷載中的主要荷載、次要

3、荷載及特殊荷載進(jìn)行歸類，再將其中的各種荷載進(jìn)行定義與說明，最后根據(jù)沈陽地鐵二號(hào)線的地質(zhì)條件，應(yīng)用土力學(xué)的相關(guān)知識(shí)計(jì)算出作用于盾構(gòu)襯砌管片上的各種荷載值，并建立襯砌管片環(huán)的ABAQUS有限元模型進(jìn)行有限元模擬分析。
　　之后，從理論分析和ABAQUS有限元分析兩方面，總結(jié)襯砌管片內(nèi)力及位移隨特征參量變化的規(guī)律，并比較其結(jié)果。對于理論分析而言，直接將各種荷載代入到修正慣用法的計(jì)算公式中，得其彎矩、軸力及位移表達(dá)式，分析其變化規(guī)律。對于

4、ABAQUS有限元分析而言，則需將各種荷載施加在本文所建的ABAQUS二維襯砌圓環(huán)模型上，通過有限元分析計(jì)算，繪制出其所得數(shù)據(jù)的曲線圖，并對其進(jìn)行擬合分析。經(jīng)比較可知，由理論分析所得出的襯砌厚度h、彎曲剛度系數(shù)η及配筋率ρ對管片設(shè)計(jì)的影響結(jié)果與由ABAQUS有限元分析所得的結(jié)論基本一致。
　　最后，對本文所有工作進(jìn)行總結(jié)，并建議采用厚度較小的對稱配筋與非對稱配筋相結(jié)合的盾構(gòu)襯砌管片設(shè)計(jì)方法，并對以后的研究工作進(jìn)行了展望。