【摘要】：隨著我國城市化建設(shè)進(jìn)程快速發(fā)展,城市土地及社會資源日趨緊張。為解決地面空間不足的問題,基礎(chǔ)建設(shè)開始轉(zhuǎn)向地下發(fā)展,地下豎井作為進(jìn)入地下工程的施工通道需求越來越多。目前地下豎井的支護(hù)結(jié)構(gòu)主要以噴射混凝土為主,隨著人們的環(huán)保意識不斷提高,噴射混凝土施工正面臨嚴(yán)峻考驗。為減少施工對環(huán)境的污染,2016年以來,我國大力發(fā)展裝配式結(jié)構(gòu)。為此本文以拼裝式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計為理念,研究了一套可預(yù)緊、可回收的圓形豎井拼裝式鋼結(jié)構(gòu)。并通過理論計算、數(shù)值模擬、現(xiàn)場加載試驗及施工應(yīng)用對該支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗證。主要成果如下:1、針對城市市政管網(wǎng)工程中施工豎井的特殊性(數(shù)量多、埋深淺(10m以內(nèi))、直徑小、尺寸相對固定、臨時性等特點),設(shè)計了一種圓形預(yù)緊支護(hù)結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)主要材質(zhì)為鋼管和鋼板。支護(hù)結(jié)構(gòu)環(huán)向通過標(biāo)準(zhǔn)單元構(gòu)件和預(yù)緊構(gòu)件連接成環(huán),縱向采用連接桿件與環(huán)向構(gòu)件相連,最終形成整體筒狀似的支護(hù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有施工占地面積小、安全可靠、快速施工、綠色施工、可回收重復(fù)利用、經(jīng)濟節(jié)約等特點。2、針對主動預(yù)緊支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點,推演了考慮土拱效應(yīng)的非極限狀態(tài)下土壓力計算公式,在此基礎(chǔ)上分析了支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。結(jié)果表明:圓形閉環(huán)結(jié)構(gòu)在外部均壓作用下只承受環(huán)向軸力作用,整體筒狀結(jié)構(gòu)最大環(huán)向力發(fā)生在0.7~0.8H部位,豎向彎矩發(fā)生在0.9H位置。最后在環(huán)向力作用下進(jìn)行構(gòu)件應(yīng)力、預(yù)緊構(gòu)件螺紋、螺牙及螺栓強度校驗,整個結(jié)構(gòu)受力體系明確,便于工程計算與設(shè)計。3、采用有限元軟件SAP2000分析了標(biāo)準(zhǔn)單元構(gòu)件組成(鋼管、墊塊及鋼板)之間的力學(xué)機理。結(jié)果表明:鋼板的變形和墊塊的存在會使鋼管產(chǎn)生扭矩和彎矩,對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響,需要在設(shè)計過程中對墊塊間距和鋼板剛度進(jìn)行優(yōu)化。4、通過現(xiàn)場加載試驗表明:隨著支護(hù)結(jié)構(gòu)向外擴張,豎井周邊地層受到擠壓作用向豎井外變形,鋼管上應(yīng)力呈線性增加,說明支護(hù)結(jié)構(gòu)外擴能夠同周邊土體協(xié)同作用,對抑制地表沉降發(fā)揮積極作用。5、通過現(xiàn)場應(yīng)用表明:該結(jié)構(gòu)施工工藝簡單,隨挖隨支,工期大幅縮短,平均開挖進(jìn)尺2.5m/天;現(xiàn)場無揚塵、不污染環(huán)境;能夠完全回收重復(fù)利用,經(jīng)濟效益及社會效益明顯。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U455.8
【圖文】：

圖 2-2 環(huán)向支護(hù)結(jié)構(gòu)拼裝示意圖2.2 豎向構(gòu)件通過豎向構(gòu)件與環(huán)向構(gòu)件的連接，使支護(hù)結(jié)構(gòu)在空間上形成一個整體，有利高整個支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度及整體豎井穩(wěn)定性。豎向構(gòu)件高度適地質(zhì)條件可設(shè)計0m~3.0m，環(huán)向間距 2.5m~3.0m，隨著豎井開挖進(jìn)尺及時進(jìn)行安裝。豎向構(gòu)件由帶長條孔的縱向槽鋼、帶螺母的 U 型抱箍、螺栓、墊片等部件組成鋼上長條孔設(shè)計便于環(huán)向支護(hù)鋼管在豎向上距離出現(xiàn)偏差時，通過長條孔調(diào)節(jié)位置而實現(xiàn)與環(huán)向鋼管連接。U 型抱箍為標(biāo)準(zhǔn)件，其上焊有螺母便于螺栓連接度調(diào)節(jié)墊片放置于抱箍與縱向槽鋼之間，用于解決環(huán)向鋼管與縱向槽鋼出現(xiàn)孔度調(diào)節(jié)墊片上的孔開口，便于墊片的快速安裝。定位墊片是將兩根連接螺栓的距進(jìn)行固定，以使之不至于發(fā)生滑動。安裝步驟如下：1、將該豎向構(gòu)件所有涉及抱箍抱住環(huán)向支護(hù)鋼管；

圖 2-3 豎向構(gòu)件部件及安裝效果圖 型抱箍；b 開口厚度調(diào)節(jié)墊片；c 固定墊片；d 帶長條孔縱向槽鋼正面效果；f 連接完成背后效果）構(gòu)件準(zhǔn)單元構(gòu)件之間通過預(yù)緊構(gòu)件實現(xiàn)連接，預(yù)緊構(gòu)件由帶內(nèi)帶絲螺桿組成，帶絲螺桿自由端頭設(shè)有螺栓孔可與環(huán)向單螺栓實現(xiàn)連接。在整個環(huán)向單元構(gòu)件通過預(yù)緊構(gòu)件連接成預(yù)緊構(gòu)件套筒實現(xiàn)兩端螺桿自由伸長，從而使整個封閉圓大，實現(xiàn)對圓環(huán)背后土體的擠壓。件為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，由套筒和螺桿組成，材料選用 45#鋼材。長度 260mm，直徑 68mm，壁厚 7.5mm，中間設(shè)有 20mm轉(zhuǎn)套筒，見圖 2-4 所示；

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李鴻亮;夏旎;鄧四二;李建華;劉良勇;;配對角接觸球軸承初始預(yù)緊力分析[J];軸承;2013年08期

2 鄢宏鈞;;驅(qū)動輪螺栓松動之管見[J];建筑機械;1987年08期

3 郭春華;;組合式機架用立柱、機架液壓預(yù)緊裝置[J];重型機械;1987年12期

4 劉純樸;;預(yù)緊聯(lián)接壓力機螺桿優(yōu)化設(shè)計[J];鍛壓技術(shù);1987年02期

5 張勝麟;;旋緊活塞螺母的油壓扳手[J];石油化工設(shè)備技術(shù);1987年01期

6 姜春;滾動軸承工作時預(yù)緊力的變化及在線測量[J];軸承;1988年05期

7 姜春;主軸軸承預(yù)緊力的在線測量與控制及其對主軸系統(tǒng)特性的影響(上)[J];組合機床與自動化加工技術(shù);1988年02期

8 吳海江;氣浮陀螺加速度表主軸承的哥氏效應(yīng)研究[J];航天工藝;1988年03期

9 王殿忠;測力螺栓——保證預(yù)緊力的新措施[J];冶金設(shè)備;1988年03期

10 徐信強,戴曙,邢濟收;向心推力球軸承主軸組件最佳預(yù)緊的研究[J];機床;1989年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 管曉樂;唐玉臣;于錦峰;;反復(fù)使用的球形管接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計與預(yù)緊方法研究[A];中國航天第三專業(yè)信息網(wǎng)第三十九屆技術(shù)交流會暨第三屆空天動力聯(lián)合會議論文集——S07結(jié)構(gòu)、強度和可靠性技術(shù)[C];2018年

2 裴瑞光;謝旭輝;陳豪麟;張振;肖毅;;復(fù)合材料緊固件連接的預(yù)緊力松弛行為[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

3 劉艷;薛海峰;;螺紋預(yù)緊力在城軌車輛總裝中的應(yīng)用[A];動車、客車學(xué)術(shù)交流會論文集（動車分冊）[C];2012年

4 李太平;江浩;齊曉軍;李霖圣;宋港;;間隙預(yù)緊力對結(jié)構(gòu)頻率漂移影響的研究[A];第十二屆全國振動理論及應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2017年

5 李廣文;;配對軸承預(yù)緊力分析及測試方法[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機遇、責(zé)任和對策（下冊）[C];2002年

6 周先齊;陳自力;葉金鉍;馬傲玲;吳思遠(yuǎn);;緊固螺栓預(yù)緊力對結(jié)構(gòu)動力性能影響研究[A];土木工程新材料、新技術(shù)及其工程應(yīng)用交流會論文集（中冊）[C];2019年

7 肖毅;張振;沈媛臻;呂佳欣;;復(fù)合材料螺栓連接松弛機制、建模與仿真研究[A];中國力學(xué)大會-2017暨慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立60周年大會論文集（A）[C];2017年

8 黃茲馳;薛康;裴瑞光;肖毅;;復(fù)合材料螺栓連接預(yù)緊力松弛預(yù)測——交變載荷下疲勞損傷[A];中國力學(xué)大會-2015論文摘要集[C];2015年

9 黃志彬;;小孔徑樹脂錨固錨索預(yù)緊力取值探討[A];第13次全國軟巖工程與深部災(zāi)害控制學(xué)術(shù)大會論文專集[C];2014年

10 劉彥清;張振;沈媛臻;李福凱;肖毅;;共振疲勞下復(fù)合材料螺栓連接預(yù)緊力松弛行為[A];中國力學(xué)大會-2015論文摘要集[C];2015年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 王善嶺 肖蓉;航空用螺紋連接件預(yù)緊力控制探討[N];中國航空報;2017年

2 李平;農(nóng)用車保養(yǎng)8誤區(qū)[N];河北農(nóng)民報;2007年

3 疏澤民;維修保養(yǎng)切莫弄巧成拙[N];中國機電日報;2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 關(guān)成立;基于主動預(yù)緊圓形豎井拼裝式鋼結(jié)構(gòu)支護(hù)技術(shù)研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2019年

2 鄒鵬;復(fù)合材料干涉螺接結(jié)構(gòu)損傷萌生與擴展機理研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2017年

3 王景澤;復(fù)合材料機械連接濕熱效應(yīng)及預(yù)緊力衰減規(guī)律研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

4 董曉傳;大型液壓機組合部件的臨界預(yù)緊力研究[D];燕山大學(xué);2014年

5 張結(jié)紅;高應(yīng)力軟巖隧道施工過程力學(xué)效應(yīng)規(guī)律及圍巖控制研究[D];長安大學(xué);2012年

6 寧峰平;空間滾動軸承可靠性影響因素作用機理及其演化規(guī)律研究[D];燕山大學(xué);2015年

7 段志東;基于廣義模塊化設(shè)計的快鍛液壓機機架力學(xué)特性研究[D];蘭州大學(xué);2010年

8 丁瀟;巷道圍巖離層下錨桿荷載傳遞機理及支護(hù)設(shè)計研究[D];西安科技大學(xué);2016年

9 龍景奎;深部巷道圍巖協(xié)同錨固機理研究與應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 秦鈺翔;電纜架設(shè)預(yù)緊工況的建模和分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 孫鵬瑋;單螺栓節(jié)點初始預(yù)緊力松弛研究[D];大連理工大學(xué);2019年

3 葉永松;考慮實際接觸的螺栓止口連接預(yù)緊力及其變形研究[D];大連理工大學(xué);2019年

4 史凱;基于壓電陶瓷的電主軸自適應(yīng)預(yù)緊機構(gòu)的研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2019年

5 王坤;錨桿預(yù)緊扭矩閉環(huán)控制裝置的研究[D];太原理工大學(xué);2019年

6 賈垂盈;數(shù)控機床主軸單元預(yù)緊力自動調(diào)控技術(shù)研究[D];沈陽建筑大學(xué);2016年

7 張致遠(yuǎn);電主軸可控預(yù)緊方法及其性能研究[D];西安理工大學(xué);2017年

8 孫潤;電機預(yù)緊主動式安全帶研制[D];安徽工程大學(xué);2019年

9 楊欣;沖擊式超聲波鉆的換能器驅(qū)動特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

10 趙晟杰;高鐵輪盤螺栓連接預(yù)緊力及擰緊工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

本文編號：2729462