軟土盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算方法及縱向變形分析.pdf

1、大量軟土盾構(gòu)隧道在長期使用過程中由于發(fā)生過量的縱向不均勻沉降，引發(fā)滲水漏泥、結(jié)構(gòu)局部破壞，或內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生扭曲變形。盾構(gòu)隧道縱向沉降問題成為影響隧道安全運(yùn)營的核心問題之一。
　　 論文通過室內(nèi)模型試驗(yàn)?zāi)M了襯砌結(jié)構(gòu)滲漏對(duì)隧道沉降的影響及軟土盾構(gòu)隧道長期沉降的發(fā)展(第二章)。采用解析方法對(duì)縱向沉降問題進(jìn)行分析(第三章)。基于廣義正、負(fù)力共同作用機(jī)制，推導(dǎo)了縱向沉降問題的基本微分方程。根據(jù)環(huán)間接頭拉伸、壓縮剛度的差異，推導(dǎo)了縱向曲率與

2、環(huán)縫張開量的函數(shù)關(guān)系。采用模型試驗(yàn)方法，通過對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)縱向沉降和環(huán)縫張開量的觀測，驗(yàn)證了解析推導(dǎo)，指出了襯砌環(huán)沉降和環(huán)縫張開量的縱向分布模式。
　　 提出了基于接頭力學(xué)參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整的襯砌結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算方法(第四章)。根據(jù)盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)接頭的構(gòu)造特征，建立了接頭的力學(xué)模型，通過接頭節(jié)點(diǎn)的開合判定和循環(huán)迭代實(shí)現(xiàn)了計(jì)算過程中模型參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，以此為基礎(chǔ)建立了盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法；采用上海長江隧道整環(huán)襯砌結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行有

3、效性驗(yàn)證。將襯砌環(huán)橫向變形分為接頭位置的管片錯(cuò)動(dòng)，管片的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)和彈性壓縮三部分，認(rèn)為接頭剛度是影響橫向變形的主要因素。對(duì)五環(huán)通、錯(cuò)縫襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力和變形分析，將通、錯(cuò)縫襯砌結(jié)構(gòu)的各環(huán)內(nèi)力分布及變形進(jìn)行對(duì)比，指出了錯(cuò)縫拼裝影響襯砌結(jié)構(gòu)橫向剛度和內(nèi)力分布的工作機(jī)理。對(duì)通、錯(cuò)縫襯砌結(jié)構(gòu)的橫向剛度有效率進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)錯(cuò)縫襯砌結(jié)構(gòu)的彎矩提高率進(jìn)行了初步探討。
　　 分別采用荷載結(jié)構(gòu)法和地層結(jié)構(gòu)法的理念對(duì)50環(huán)通、錯(cuò)縫襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維

4、數(shù)值模擬(第五章)。首先對(duì)襯砌環(huán)沉降和環(huán)縫張開量的縱向分布模式進(jìn)行分析，并與解析推導(dǎo)和模型試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)通、錯(cuò)縫襯砌結(jié)構(gòu)的縱向沉降傳遞的差異進(jìn)行分析，認(rèn)為通縫隧道主要通過環(huán)內(nèi)管片的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞差異沉降，而錯(cuò)縫隧道主要通過環(huán)間接頭的錯(cuò)動(dòng)傳遞差異沉降。從最大差異沉降、環(huán)縫張開量、豎向錯(cuò)臺(tái)、縱向錯(cuò)臺(tái)、管片轉(zhuǎn)動(dòng)及防水條件六個(gè)方面對(duì)通、錯(cuò)縫襯砌結(jié)構(gòu)的縱向變形模式進(jìn)行比較，分析了縱向錯(cuò)臺(tái)引起通縫隧道襯砌結(jié)構(gòu)縱向剛度增大的工作機(jī)理。最后對(duì)襯砌與土