廣州地鐵盾構隧道縱向彎曲變形評價方法研究.pdf

1、目前，盾構法修建地鐵隧道在國內的地鐵建設中占據(jù)了很大一部分比重。隨著越來越多的地鐵盾構隧道的建設和運營，盾構隧道的健康狀態(tài)問題引起了許多專家和學者的重視。運營盾構隧道的結構安全評價主要考慮橫向變形和縱向變形兩個方面，對于橫向變形的計算及性能的研究有很多，縱向變形的研究卻很少，且缺乏縱向變形安全評價的指標和評估方法。
　　本文以廣州運營地鐵盾構隧道為研究對象，首先考慮了隧道橫向“橢變”效應對縱向等效抗彎剛度的影響?；谇叭藢λ淼揽v向

2、變形理論計算方法研究的基礎上，根據(jù)橢圓的參數(shù)方程，修正了縱向抗彎剛度計算公式中的中性軸位置，并由參數(shù)方程得到中性軸位置為c=bsinψ，從而推導出考慮橫向效應下縱向等效抗彎剛度的理論計算公式，以及縱向變形曲率與環(huán)縫張開量的關系式。并由此建立環(huán)縫張開量與縱向變形曲率的關系，彌補了現(xiàn)有對盾構隧道橫向和縱向變形之間相互影響的理論計算研究的不足。
　　其次，研究了縱向等效剛度螺栓環(huán)的假定對隧道縱向抗彎剛度計算公式的影響，利用Midas/G

3、TS建立10環(huán)管片的三維精細數(shù)值分析模型，以廣州地鐵盾構隧道襯砌的結構參數(shù)，計算了實際接頭和等效螺栓環(huán)接頭給縱向等效抗彎剛度帶來的差異，引入縱向管片螺栓環(huán)的等效抗彎剛度修正系數(shù)ζ。由計算可知，采用實際點狀分布螺栓模型計算時，抗彎剛度相比等效螺栓環(huán)增加10％，得到等效抗彎剛度修正系數(shù)為ζ=1.094,從而修正管片環(huán)等效螺栓剛度計算公式;并根據(jù)廣州地鐵6.0m直徑的盾構隧道隨管片環(huán)寬、螺栓型式和數(shù)量變化關系，得到等效剛度修正系數(shù)的組合表，增

4、加縱向等效抗彎剛度和張開量計算公式的適用范圍。
　　然后，研究了環(huán)縫張開量與管片襯砌環(huán)向接頭螺栓的結構受力關系。根據(jù)精細化數(shù)值計算模型，分析了環(huán)向接頭螺栓的應力狀態(tài)，評價了不同環(huán)縫張開量值與螺栓應力的關系;結合廣州地鐵盾構隧道設計標準、施工要求及保證正常運營使用功能的要求，提出了盾構縱向彎曲變形的控制指標的等級標準建議值;綜合全文的的研究內容，得到了適用于廣州地鐵盾構隧道縱向彎曲變形的安全評估方法。
　　利用本文提出來的縱向