本文關(guān)鍵詞：TBM撐靴與圍巖接觸表面應(yīng)力分布均勻性研究

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【摘要】：全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)具有開挖效率高、工程質(zhì)量優(yōu)、施工安全性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于公路和鐵路隧道、城市地鐵、輸水隧道、國防工程等領(lǐng)域。在掘進(jìn)過程中,TBM的撐靴壓緊圍巖,靠摩擦力來平衡支撐力和推進(jìn)力。由于TBM常工作于重載荷、大突變載荷和強(qiáng)振動(dòng)載荷等惡劣環(huán)境,刀盤受力不均,導(dǎo)致?lián)窝ブ尾环�(wěn)、圍巖受力不均、側(cè)壁撐不住等問題。為了研究圍巖接觸表面的應(yīng)力均布性,提高圍巖接觸表面應(yīng)力分布的均勻性,本文做如下工作:對(duì)主梁式TBM進(jìn)行受力分析,建立單只撐靴的力平衡方程�；谒淼绹鷰r的二次應(yīng)力狀態(tài)模型,確定有限元仿真時(shí)圍巖的邊界條件。建立了在不同載荷作用下的撐靴中間先接觸圍巖和撐靴兩端先接觸圍巖的接觸仿真模型,以及在理想均布載荷作用下圍巖的接觸仿真模型。對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行坐標(biāo)變換,采用MATLAB對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析,得到三種接觸模型中撐靴和圍巖接觸表面應(yīng)力和位移的分布規(guī)律,以及在不同法向載荷作用下,撐靴和圍巖接觸表面的應(yīng)力、位移與法向載荷的關(guān)系。提出了接觸表面應(yīng)力分布均勻性的概念,建立了評(píng)價(jià)應(yīng)力分布均勻性的指標(biāo)?,分別對(duì)三種接觸模型中撐靴和圍巖接觸表面的應(yīng)力均布性進(jìn)行分析。為TBM通過地質(zhì)復(fù)雜地段如何加固圍巖和操控TBM提供了理論依據(jù)�；诮佑|表面應(yīng)力分布均勻性的分析,以應(yīng)力分布均勻性系數(shù)λ最大為目標(biāo),選取幾種不同的撐靴與圍巖接觸半徑差,建立了撐靴與圍巖接觸仿真模型,分析了半徑差對(duì)接觸表面應(yīng)力分布均勻性的影響,找出最優(yōu)的半徑差,為優(yōu)化撐靴結(jié)構(gòu)、提高接觸表面應(yīng)力分布均勻性提供了理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：TBM支撐機(jī)構(gòu) 撐靴與圍巖接觸模型 接觸分析 應(yīng)力分布均勻性
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U455.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符號(hào)說明8-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 支撐機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 撐靴與圍巖接觸研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 試驗(yàn)臺(tái)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容17-18
• 1.3.1 課題來源17
• 1.3.2 研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 撐靴與圍巖接觸模型建立19-29
• 2.1 TBM受力分析19-21
• 2.2 圍巖參數(shù)設(shè)置及邊界條件分析21-23
• 2.3 TBM撐靴與圍巖接觸有限元模型的建立23-28
• 2.3.1 撐靴中間先接觸圍巖的有限元模型建立24-27
• 2.3.2 撐靴兩端先接觸圍巖的有限元模型建立27
• 2.3.3 理想載荷作用下的接觸模型27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 撐靴與圍巖接觸仿真結(jié)果分析29-49
• 3.1 撐靴與圍巖接觸仿真結(jié)果處理29-30
• 3.2 撐靴中間先接觸圍巖仿真結(jié)果分析30-37
• 3.2.1 撐靴接觸表面應(yīng)力和位移分析30-32
• 3.2.2 圍巖接觸表面應(yīng)力和位移分析32-34
• 3.2.3 不同載荷下?lián)窝ズ蛧鷰r接觸表面關(guān)鍵點(diǎn)接觸應(yīng)力和位移分析34-37
• 3.3 撐靴兩端先接觸圍巖仿真結(jié)果分析37-44
• 3.3.1 撐靴接觸表面應(yīng)力和位移分析37-40
• 3.3.2 圍巖接觸表面應(yīng)力和位移分析40-41
• 3.3.3 不同載荷下?lián)窝ズ蛧鷰r表面關(guān)鍵點(diǎn)接觸壓力和位移分析41-44
• 3.4 理想載荷作用下圍巖接觸仿真結(jié)果分析44-48
• 3.4.1 接觸表面法向應(yīng)力分析44-45
• 3.4.2 接觸表面切向應(yīng)力分析45-46
• 3.4.3 接觸表面法向位移分析46-47
• 3.4.4 接觸表面切向位移分析47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 撐靴與圍巖接觸表面應(yīng)力分布均勻性分析49-54
• 4.1 撐靴與圍巖接觸表面應(yīng)力分布均勻性及其評(píng)價(jià)指標(biāo)49-50
• 4.2 撐靴與圍巖接觸表面應(yīng)力分布均勻性分析50-53
• 4.2.1 撐靴中間先接觸圍巖接觸表面應(yīng)力分布均勻性分析50-51
• 4.2.2 撐靴兩端先接觸圍巖接觸表面應(yīng)力分布均勻性分析51-52
• 4.2.3 理想載荷作用下圍巖接觸表面的應(yīng)力分布均勻性分析52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第五章 撐靴與圍巖接觸半徑差的優(yōu)化54-59
• 5.1 撐靴與圍巖接觸仿真模型建立54
• 5.2 不同接觸半徑差仿真模型的結(jié)果分析54-57
• 5.3 接觸半徑差對(duì)應(yīng)力分布均勻性的影響分析57
• 5.4 本章小結(jié)57-59
• 第六章 工作總結(jié)與展望59-61
• 6.1 論文工作總結(jié)59-60
• 6.2 工作展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 個(gè)人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65-66
• 致謝66

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