盾構法憑借適用性好、安全性高、施工速度快、施工質(zhì)量易控制等特點成為了水下隧道修筑的主流工法之一。水下盾構隧道受水壓作用影響大,特別是高水壓盾構隧道,易產(chǎn)生滲漏、侵蝕等現(xiàn)象,影響隧道的正常使用甚至對整體安全性造成嚴重影響。因此,高水壓盾構隧道的結構受力和防水問題是設計中關鍵一環(huán)。本文以小浪底引黃工程引水干線隧洞盾構段為工程背景,采用殼-彈簧模型對不同水壓下襯砌管片進行結構內(nèi)力計算,并從橫向和縱向角度分析管片內(nèi)力分布規(guī)律;調(diào)查研究國內(nèi)外接縫防水主流形式,參考相關工程經(jīng)驗,初步設計了防水密封墊截面;對比不同材料硬度和截面開孔形式及填充率的密封墊數(shù)值計算結果,得到相應的防水能力和閉合壓力變化規(guī)律。本文主要研究內(nèi)容及結論如下:（1）采用殼-彈簧模型分析對了不同水壓下管片斷面內(nèi)力以及偏心距沿橫向和縱向的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)隨水壓的升高,管片受力越穩(wěn)定,同時管片斷面內(nèi)力沿縱向的不均勻性逐漸減弱。（2）調(diào)查研究國內(nèi)外密封墊材料和管片接縫防水形式,小浪底引黃工程管片宜采用單道彈性橡膠密封墊防水,并初步設計了六種不同開孔形式的備選斷面。（3）對比分析同一截面不同硬度的密封墊計算結果,密封墊的閉合壓力和防水能力與... 

【文章來源】：石家莊鐵道大學河北省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

管片拼裝位置示意圖

程設計中多采用均質(zhì)圓環(huán)模型、多鉸圓環(huán)模型、梁-彈簧模型的橫向內(nèi)力計算，這些方法較為實用，但不能體現(xiàn)盾構管片布規(guī)律。為得到高水壓盾構管片橫向內(nèi)力沿隧道橫向和縱向中采用 ANSYS 有限元計算軟件建立管片的三維殼-彈簧模型片的指定單元的計算結果，分析并總結出管片內(nèi)力變化規(guī)律殼-彈簧數(shù)值模型單元簧模型中，將盾構隧道襯砌管片看做圓柱殼，每個殼之間由彈。在劃分單元時，將每個圓柱殼劃分為大量矩形平板狀單元形殼單元拼合，可以近似的模擬原來的圓柱殼結構。而隨矩多，以及本身大小的減少，近似程度越高，數(shù)值模擬所得的整體坐標系的 x′、y′、z′與局部坐標系 x、y、z 的定義如圖 2-1 形殼單元有四個節(jié)點（i、j、m、p），各個節(jié)點的自由度均有

y、z 中的相對位移來表示。系的定義如下：y 軸為沿兩殼單元間的等分角方向，正向指向 y 軸正交的方向，正向為順時針方向；z 軸沿隧道軸向，且與交并符合右手法則。如圖 2-2 所示，環(huán)向接頭的每個節(jié)點都應軸、z 軸的線位移和繞 z 軸的角位移。接頭轉動效應，由于螺栓靠近管片內(nèi)側，因此在承受正彎矩時

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]盾構隧道管片接縫密封墊防水技術的現(xiàn)狀與今后的課題[J]. 朱祖熹.  隧道建設. 2016(10)
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[5]水下盾構隧道彈性密封墊防水失效數(shù)值模擬研究[J]. 王湛.  隧道建設. 2015(11)
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[8]大斷面水下盾構隧道管片接頭抗彎剛度及其對管片內(nèi)力影響研究[J]. 郭瑞,何川,封坤,肖明清.  中國鐵道科學. 2013(05)
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博士論文
[1]大型水下盾構隧道結構設計關鍵問題研究[D]. 肖明清.西南交通大學 2014
[2]大斷面水下盾構隧道管片襯砌結構的力學行為研究[D]. 封坤.西南交通大學 2012
[3]盾構隧道襯砌管片結構的力學性能試驗及理論研究[D]. 周海鷹.大連理工大學 2011
[4]基于殼—彈簧模型的盾構襯砌管片受力特性研究[D]. 黃正榮.河海大學 2007

碩士論文
[1]盾構隧道三維數(shù)值分析方法與襯砌力學特性研究[D]. 趙青.西南交通大學 2017
[2]大斷面海底盾構隧道管片接縫防水試驗研究[D]. 高楠.北京交通大學 2016



本文編號：3493259