發(fā)布時(shí)間：2021-11-13 15:26

　　盾構(gòu)法憑借適用性好、安全性高、施工速度快、施工質(zhì)量易控制等特點(diǎn)成為了水下隧道修筑的主流工法之一。水下盾構(gòu)隧道受水壓作用影響大,特別是高水壓盾構(gòu)隧道,易產(chǎn)生滲漏、侵蝕等現(xiàn)象,影響隧道的正常使用甚至對(duì)整體安全性造成嚴(yán)重影響。因此,高水壓盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)受力和防水問(wèn)題是設(shè)計(jì)中關(guān)鍵一環(huán)。本文以小浪底引黃工程引水干線隧洞盾構(gòu)段為工程背景,采用殼-彈簧模型對(duì)不同水壓下襯砌管片進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算,并從橫向和縱向角度分析管片內(nèi)力分布規(guī)律;調(diào)查研究國(guó)內(nèi)外接縫防水主流形式,參考相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn),初步設(shè)計(jì)了防水密封墊截面;對(duì)比不同材料硬度和截面開(kāi)孔形式及填充率的密封墊數(shù)值計(jì)算結(jié)果,得到相應(yīng)的防水能力和閉合壓力變化規(guī)律。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:（1）采用殼-彈簧模型分析對(duì)了不同水壓下管片斷面內(nèi)力以及偏心距沿橫向和縱向的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)隨水壓的升高,管片受力越穩(wěn)定,同時(shí)管片斷面內(nèi)力沿縱向的不均勻性逐漸減弱。（2）調(diào)查研究國(guó)內(nèi)外密封墊材料和管片接縫防水形式,小浪底引黃工程管片宜采用單道彈性橡膠密封墊防水,并初步設(shè)計(jì)了六種不同開(kāi)孔形式的備選斷面。（3）對(duì)比分析同一截面不同硬度的密封墊計(jì)算結(jié)果,密封墊的閉合壓力和防水能力與... 

【文章來(lái)源】：石家莊鐵道大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

管片拼裝位置示意圖

程設(shè)計(jì)中多采用均質(zhì)圓環(huán)模型、多鉸圓環(huán)模型、梁-彈簧模型的橫向內(nèi)力計(jì)算，這些方法較為實(shí)用，但不能體現(xiàn)盾構(gòu)管片布規(guī)律。為得到高水壓盾構(gòu)管片橫向內(nèi)力沿隧道橫向和縱向中采用 ANSYS 有限元計(jì)算軟件建立管片的三維殼-彈簧模型片的指定單元的計(jì)算結(jié)果，分析并總結(jié)出管片內(nèi)力變化規(guī)律殼-彈簧數(shù)值模型單元簧模型中，將盾構(gòu)隧道襯砌管片看做圓柱殼，每個(gè)殼之間由彈。在劃分單元時(shí)，將每個(gè)圓柱殼劃分為大量矩形平板狀單元形殼單元拼合，可以近似的模擬原來(lái)的圓柱殼結(jié)構(gòu)。而隨矩多，以及本身大小的減少，近似程度越高，數(shù)值模擬所得的整體坐標(biāo)系的 x′、y′、z′與局部坐標(biāo)系 x、y、z 的定義如圖 2-1 形殼單元有四個(gè)節(jié)點(diǎn)（i、j、m、p），各個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度均有

y、z 中的相對(duì)位移來(lái)表示。系的定義如下：y 軸為沿兩殼單元間的等分角方向，正向指向 y 軸正交的方向，正向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍粃 軸沿隧道軸向，且與交并符合右手法則。如圖 2-2 所示，環(huán)向接頭的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都應(yīng)軸、z 軸的線位移和繞 z 軸的角位移。接頭轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，由于螺栓靠近管片內(nèi)側(cè)，因此在承受正彎矩時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于接頭抗彎剛度非線性的殼-彈簧-接觸-地層模型的建立[J]. 徐國(guó)文,王士民,汪冬兵.  工程力學(xué). 2016(12)
[2]隧道管片接縫密封墊防水機(jī)理及試驗(yàn)研究[J]. 董林偉,江玉生,楊志勇,程晉國(guó),劉超群,張加健.  巖土工程學(xué)報(bào). 2017(03)
[3]盾構(gòu)隧道管片接縫密封墊防水技術(shù)的現(xiàn)狀與今后的課題[J]. 朱祖熹.  隧道建設(shè). 2016(10)
[4]盾構(gòu)隧道縱向變形附加內(nèi)力的殼-彈簧-接觸模型數(shù)值分析[J]. 蘇宗賢,何川.  現(xiàn)代隧道技術(shù). 2015(06)
[5]水下盾構(gòu)隧道彈性密封墊防水失效數(shù)值模擬研究[J]. 王湛.  隧道建設(shè). 2015(11)
[6]盾構(gòu)隧道橡膠密封墊力學(xué)性能試驗(yàn)及數(shù)值分析[J]. 歐陽(yáng)文彪.  隧道建設(shè). 2013(11)
[7]盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的殼–接頭模型研究[J]. 彭益成,丁文其,朱合華,趙偉,金躍郎.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(10)
[8]大斷面水下盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度及其對(duì)管片內(nèi)力影響研究[J]. 郭瑞,何川,封坤,肖明清.  中國(guó)鐵道科學(xué). 2013(05)
[9]超高水壓大直徑盾構(gòu)隧道管片接縫防水設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J]. 拓勇飛,舒恒,郭小紅,丁文其,王建.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(S1)
[10]修正慣用法中彎曲剛度有效率的影響因素分析及計(jì)算方法[J]. 彭益成,丁文其,閆治國(guó),黃星程,肖冰峰.  巖土工程學(xué)報(bào). 2013(S1)

博士論文
[1]大型水下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題研究[D]. 肖明清.西南交通大學(xué) 2014
[2]大斷面水下盾構(gòu)隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為研究[D]. 封坤.西南交通大學(xué) 2012
[3]盾構(gòu)隧道襯砌管片結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能試驗(yàn)及理論研究[D]. 周海鷹.大連理工大學(xué) 2011
[4]基于殼—彈簧模型的盾構(gòu)襯砌管片受力特性研究[D]. 黃正榮.河海大學(xué) 2007

碩士論文
[1]盾構(gòu)隧道三維數(shù)值分析方法與襯砌力學(xué)特性研究[D]. 趙青.西南交通大學(xué) 2017
[2]大斷面海底盾構(gòu)隧道管片接縫防水試驗(yàn)研究[D]. 高楠.北京交通大學(xué) 2016



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