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环—梁分载计算理论及圆形工作井结构性状分析

作　者: 宋金良
导　师: 龚晓南
学　校: 浙江大学
专　业: 岩土工程
关键词: 环-梁分载理论顶管圆形工作井各向同性正交各向异性形成阶段顶进阶段性状变位内力分载土压分布特征
分类号: TU476
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文针对目前缺乏对圆形工作井结构性状认识的现状，从圆形工作井结构的结构形式特点及结构受力特点出发，将分载思想引入到圆形工作井结构的分析研究中来，建立了环—梁分载计算分析理论，并籍此对圆形工作井性状进行了较为系统的分析研究。首先，本文提出用分载思想解决圆形工作井结构的计算分析问题，将圆形工作井结构看成是由一系列的假想的水平圆环和竖直梁组成的结构，考虑工作井形成过程及形成阶段与项进阶段的连续性，根据某一时刻相对于上一时刻外载增量由环与梁分担、环与梁在交叉处变位增量一致的条件将环计算理论与梁计算理论结合起来，据此建立了环—梁分载计算理论并研制了环—梁分载计算分析软件CBTLMP V1.0。其次，在经过对环—梁分载计算理论及计算软件验证的基础上，对各向同性材料及正交各向异性材料(竖向加劲材料)圆形工作井性状进行了较为系统的分析。通过分析，得到了形成阶段及顶进阶段圆形工作井的变位、结构内力、分载及土压的分布规律及材料性质、顶冠梁及围檩、开挖深度、井壁插深、土层性质、后靠背、顶载作用位置等因素对结构受力性状的影响规律，特别是得到了工作井在受力时结构环向与竖向承载作用发挥程度的规律。最后，对一个用SMW工法建造的圆形顶管工作井工程实例进行了分析，阐明了沿环向材料分区时的工作井的一些特殊特征。本文最主要的研究成果或创新点是：建立了环—梁分载计算理论，为圆形工作井结构提供了一种新的计算分析方法；研制了环—梁分载计算分析软件；较为系统地获得了圆形工作井变位、内力、分载及土压的分布特征与分布规律。本文对复杂受力状态下基坑维护结构及工作井结构的计算分析提供了一条途径，文中的一些结论对提高人们对圆形基坑围护结构与圆形工作井结构的受力性状的认识会有一定的帮助。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
1 绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 工作坑的形式及结构工作特点  9-10
  1.3 圆形工作井结构的研究现状  10-17
    1.3.1 圆形围护结构的研究现状  11-15
    1.3.2 顶进阶段工作井结构的研究现状  15-17
  1.4 本文的主要工作  17-18
2 圆形工作井结构的环-梁分载计算理论  18-67
  2.1 分载法的基本思想  18-19
    2.1.1 分载法的基本思想及分载法简介  18-19
    2.1.2 圆形工作井结构分析的环-梁分载法基本思想  19
  2.2 圆形工作井结构分析的环-梁分载模型  19-27
    2.2.1 模型的选择依据  19-20
    2.2.2 基本假设  20-22
    2.2.3 圆形工作井结构的受力与变位特点  22-23
    2.2.4 环-梁分载模型  23-27
  2.3 环-梁分载法计算理论  27-66
    2.3.1 基本规定与说明  27-32
    2.3.2 梁的内力与变位计算  32-42
    2.3.3 环的内力与变位计算  42-53
    2.3.4 环-梁分载模型总方程的建立  53-59
    2.3.5 环-梁分载模型的内力、分载及变位解答  59-66
  2.4 本章小结  66-67
3 环-梁分载法计算程序  67-71
  3.1 程序主要特点  67-68
  3.2 程序主要功能  68
  3.3 程序结构  68-69
  3.4 环-梁分载理论的模型与程序检验  69-71
4 圆形工作井形成阶段的受力性状分析  71-90
  4.1 各向同性材料圆形工作井结构分析  71-82
    4.1.1 关于算例的一些考虑  71-73
    4.1.2 结构受力的一般性状  73-75
    4.1.3 结构材料性质对结构受力性状的影响  75-76
    4.1.4 顶冠梁对结构受力性状的影响  76-77
    4.1.5 井半径对结构受力性状的影响  77-79
    4.1.6 井壁插深对结构受力性状的影响  79-80
    4.1.7 土层性质对结构受力性状的影响  80-81
    4.1.8 工作井开挖深度对结构受力性状的影响  81-82
  4.2 正交各向异性材料圆形工作井结构分析  82-88
    4.2.1 算例  82
    4.2.2 结构受力的一般性状  82-85
    4.2.3 顶冠梁对结构受力性状的影响  85-86
    4.2.4 开挖深度对结构受力性状的影响  86-88
    4.2.5 井壁插深对结构受力性状的影响  88
  4.3 本章小节  88-90
5 圆形工作井顶进阶段的受力性状分析  90-134
  5.1 各向同性材料圆形工作井结构分析  90-118
    5.1.1 算例  90-91
    5.1.2 结构受力的一般性状  91-99
    5.1.3 结构材料性质对结构受力性状的影响  99-108
    5.1.4 土层性质对结构受力性状的影响  108-111
    5.1.5 开挖深度和顶载作用位置对结构受力性状的影响  111-113
    5.1.6 后靠背对结构受力性状的影响  113-116
    5.1.7 顶冠梁与中间围檩(或圈梁)对结构受力性状的影响  116-118
  5.2 正交各向异性材料圆形工作井结构分析  118-131
    5.2.1 算例  118
    5.2.2 结构受力的一般性状  118-125
    5.2.3 开挖深度和荷载作用位置对结构受力性状的影响  125-126
    5.2.4 顶冠梁与围檩对结构受力性状的影响  126-131
  5.3 本章小节  131-134
6 圆形工作井实例分析  134-142
  6.1 工程概况  134-135
  6.2 计算参数及工作井形成阶段与顶进阶段模拟  135
  6.3 计算结果分析  135-142
7 结论与展望  142-145
  7.1 本文的主要成果及主要结论  142-144
  7.2 进一步工作设想  144-145
参考文献  145-150
致谢  150-151
作者简介  151-152
浙江大学岩土工程研究所历届博士学位论文目录  152-155

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