廣州地鐵盾構(gòu)隧道縱向彎曲變形評價(jià)方法研究.pdf

1、目前，盾構(gòu)法修建地鐵隧道在國內(nèi)的地鐵建設(shè)中占據(jù)了很大一部分比重。隨著越來越多的地鐵盾構(gòu)隧道的建設(shè)和運(yùn)營，盾構(gòu)隧道的健康狀態(tài)問題引起了許多專家和學(xué)者的重視。運(yùn)營盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)安全評價(jià)主要考慮橫向變形和縱向變形兩個(gè)方面，對于橫向變形的計(jì)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(jià)的指標(biāo)和評估方法。
　　本文以廣州運(yùn)營地鐵盾構(gòu)隧道為研究對象，首先考慮了隧道橫向“橢變”效應(yīng)對縱向等效抗彎剛度的影響。基于前人對隧道縱向

2、變形理論計(jì)算方法研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)橢圓的參數(shù)方程，修正了縱向抗彎剛度計(jì)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(dǎo)出考慮橫向效應(yīng)下縱向等效抗彎剛度的理論計(jì)算公式，以及縱向變形曲率與環(huán)縫張開量的關(guān)系式。并由此建立環(huán)縫張開量與縱向變形曲率的關(guān)系，彌補(bǔ)了現(xiàn)有對盾構(gòu)隧道橫向和縱向變形之間相互影響的理論計(jì)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(jì)算公式的影響，利用Midas/G

3、TS建立10環(huán)管片的三維精細(xì)數(shù)值分析模型，以廣州地鐵盾構(gòu)隧道襯砌的結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算了實(shí)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(jì)算可知，采用實(shí)際點(diǎn)狀分布螺栓模型計(jì)算時(shí)，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(jì)算公式;并根據(jù)廣州地鐵6.0m直徑的盾構(gòu)隧道隨管片環(huán)寬、螺栓型式和數(shù)量變化關(guān)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(jì)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(jié)構(gòu)受力關(guān)系。根據(jù)精細(xì)化數(shù)值計(jì)算模型，分析了環(huán)向接頭螺栓的應(yīng)力狀態(tài)，評價(jià)了不同環(huán)縫張開量值與螺栓應(yīng)力的關(guān)系;結(jié)合廣州地鐵盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工要求及保證正常運(yùn)營使用功能的要求，提出了盾構(gòu)縱向彎曲變形的控制指標(biāo)的等級標(biāo)準(zhǔn)建議值;綜合全文的的研究內(nèi)容，得到了適用于廣州地鐵盾構(gòu)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