快速轨道交通盾构隧道曲线段通用楔形管片力学特性研究

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1、快速轨道交通盾构隧道曲线段通用楔形管片力学特性研究StudyonMechanicalPropertiesofUniversalWedgeSegmentsforCurvedSectionofShieldTunnelinRapidRailTransit学科专业：建筑与土木工程作者姓名：王建龙指导教师：张稳军副教授企业导师：孔恒教授级高工天津大学建筑工程学院二零一七年十一月摘要随着京津冀一体化协同发展这一国家战略的实施，市中心与卫星城市之间快速轨道交通的需求日益增多，工程项目越来越多，规模也越来越大。地下城市快速轨道交通隧道大多

2、用盾构法施工，为绕过城市建筑物基础及地下管道等地下结构而采用小曲线半径，尤其在软土地区，小曲线半径盾构隧道衬砌结构受力及变形非常复杂，是快速轨道交通盾构隧道设计的关键问题。然而，目前的技术标准均仅适用于列车最高运行速度为80km/h和100km/h的轨道交通线路，没有适用于120km/h快速轨道交通线路的相应技术标准。软土地区快速轨道交通盾构隧道曲线段设计及施工参数控制仍然是目前研究的盲点。本文主要从以下几个方面开展研究工作：（1）盾构隧道通用楔形管片纵向刚度分析。文章建立壳—弹簧模型对盾构隧道进行纵向刚度的模拟分析，揭示

3、不同荷载下的隧道纵向挠度曲线，给出不同位置管片中点挠度与外荷载之间的关系，最后讨论纵缝及封顶块位置对隧道纵向刚度的影响。（2）直线段盾构隧道在施工阶段力学性能分析。文章建立直线段盾构隧道施工阶段考虑塑性损伤的壳—弹簧模型，揭示管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力对通用楔形管片受力、变形以及损伤的影响。（3）曲线段盾构隧道在施工阶段力学性能分析。文章建立曲线段盾构隧道施工阶段考虑塑性损伤的壳—弹簧模型，揭示曲线半径、管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力对通用楔形管片受力、变形以及损伤的影响。本文依托天津Z2号线工程，采用abaq

4、us有限元软件研究了施工阶段不同曲线半径、管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力对盾构隧道通用楔形管片力学性能的影响，给出了不同曲线半径、管片宽度、地质条件、千斤顶偏心推力作用下盾构隧道通用楔形管片应力、变形及损伤变化规律，为盾构隧道衬砌结构的设计与施工提供指导。关键词：盾构隧道；通用楔形管片；施工阶段；壳—弹簧模型；混凝土塑性损伤；力学性能IABSTRACTWiththeimplementationofthenationalstrategyofthecoordinateddevelopmentofBeijing,Tianji

5、nandHebei,thedemandforrapidrailtransitbetweenthecitycenterandsatellitecitiesisincreasing.Moreandmoreprojectsareunderwayandthescaleofrapidrailtransitprojectsisalsogrowing.Theundergroundtunnelsofrapidrailtransitaremostlyconstructedbyshieldmethod,whichadoptssmallcurv

6、eradiustobypasstheundergroundstructuressuchasurbanbuildingfoundationandundergroundpipelineshield.Especiallyinthesoftsoilarea,themechanicalbehaviorsanddeformationofsmallradiusshieldtunnelliningstructuresisverycomplicated,whichisthekeyissueinthedesignofshieldtunnelf

7、orrapidrailtransit.However,thecurrenttechnicalstandardsareonlyapplicabletotherailwayswithmaximumtrainspeedsof80km/hand100km/h.Thereisnocorrespondingtechnicalstandardapplicabletothe120km/hexpressrailways.Thedesignandconstructionparametercontrolofthecurvesegmentofth

8、erapidtransitshieldtunnelinsoftsoilareaisstilltheblindspotofthecurrentresearch.Thisthesiscarryoutresearchworkonthefollowingaspectsmainly:(1)Longitudinal