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盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站管片—结构接头连接研究

作　者: 蔡恒
导　师: 王哲；刘维宁
学　校: 北京交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 盾构扩挖装配式衬砌整体式衬砌管片接头受力特性接头原位模型试验
分类号: U455.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在结合盾构法施工地铁车站时,一般都要通过破除部分管片来形成车站,而管片本来是一个整体受力结构,并且起着防水的功能。如果破除部分管片后管片的整体受力体系将被打破。如何将剩余管片与车站结构有效连接,将影响到整个结构的稳定。盾构隧道装配式衬砌与整体式衬砌最大的区别在于：装配式衬砌的各类接头将成为影响衬砌环整体承载和防水的薄弱环节。而后续施工必须要打开部分管片实现装配连接。所以,如果设计此类盾构管片与后续施工结构的接头形式,就必须深入研究其接头的各类力学性能指标。本文在盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站综合技术研究的课题基础上,通过使用ANSYS大型分析软件,采用数值模拟的方法,对照接头模型试验,对这一管片-结构特殊节点的受力特性进行了综合分析。分析过程中考虑盾构管片接头类型和接头结构参数两个主要因素,重点分析了不同结构参数的调整对管片-结构节点力学行为的影响。同时本文作者所在课题组采用1：1的接头原位模型试验对该暗挖塔柱式地铁车站的结构部位进行了验证。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-22
  1.1 引言  11-12
  1.2 本文的研究工作  12-14
    1.2.1 研究目的  12
    1.2.2 研究内容  12-13
    1.2.3 研究的技术路线  13-14
  1.3 接头形式  14-20
    1.3.1 柔性节点形式  14-16
      1.3.1.1 榫槽式接头  14-15
      1.3.1.2 弯曲螺栓接头  15
      1.3.1.3 直螺栓接头  15-16
    1.3.2 刚性节点形式  16-18
      1.3.2.1 多螺栓接头  16-17
      1.3.2.2 插入式接头  17-18
      1.3.2.3 销插式接头  18
    1.3.3 特殊节点形式  18-20
  1.4 研究现状  20-22
2 盾构扩挖法的管片-结构接头设计和计算模型  22-36
  2.1 工程背景  22-27
    2.1.1 车站结构形式  22
    2.1.2 施工工序  22-25
    2.1.3 管片-结构连接节点设计  25-27
  2.2 管片-结构接头类型分析  27-28
    2.2.1 管片-结构连接的受力特性  27-28
    2.2.2 半刚性连接的模型  28
  2.3 接头计算模型  28-36
    2.3.1 连续梁模型  28-30
    2.3.2 钢筋混凝土截面模型  30
    2.3.3 梁-弹簧模型  30-34
      2.3.3.1 梁单元  31-32
      2.3.3.2 管片接头单元  32-33
      2.3.3.3 环间接头单元  33
      2.3.3.4 梁-弹簧模型的荷载  33-34
    2.3.4 梁-弹簧不连续模型  34-36
      2.3.4.1 管片接头单元  34-35
      2.3.4.2 环间接头单元  35-36
3 管片-结构接头数值模型建立  36-44
  3.1 有限元方法  36-37
  3.2 计算单元  37-39
    3.2.1 实体单元  37-38
    3.2.2 接触单元  38-39
  3.3 螺栓的预紧力模拟  39
  3.4 方案的三维数值模拟  39-44
    3.4.1 计算基本假定  39
    3.4.2 计算参数及边界条件  39-44
4 管片-结构接头数值模拟计算结果与分析  44-73
  4.1 管片-结构接头力学特性  44-58
    4.1.1 荷载施加方式  44
    4.1.2 结构内力对接头抗弯刚度的影响  44-46
      4.1.2.1 轴力对M-θ的影响  44-45
      4.1.2.2 螺栓预紧力对M-θ的影响  45-46
    4.1.3 偏心距对接头抗弯刚度的影响  46-47
    4.1.4 衬砌厚度与配筋率对弯矩传递的影响  47-58
      4.1.4.1 衬砌厚度对弯矩传递的影响  48-51
      4.1.4.2 配筋率对弯矩传递的影响  51-58
  4.2 管片-结构接头张开量分析  58-60
  4.3 混凝土应变分析  60-67
    4.3.1 管片应变  60-64
    4.3.2 衬砌应变  64-67
  4.4 螺栓受力分析  67-70
  4.5 接头安全系数  70-71
  4.6 本章小结  71-73
5 管片-结构接头实测资料分析  73-82
  5.1 实验流程  73-74
  5.2 组合工况  74
  5.3 加载计算  74-76
    5.3.1 试件类型Ⅰ加载等级设计  74-75
    5.3.2 试件类型Ⅱ加载等级设计  75-76
  5.4 实验数据对比  76-82
6 结论与展望  82-84
  6.1 本文的主要工作  82
  6.2 本文的主要结论  82-83
  6.3 本文的创新  83
  6.4 展望  83-84
参考文献  84-88
附录  88-89
作者简历  89-91
学位论文数据集  91

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