復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)機刀盤設(shè)計與應(yīng)用.pdf

1、本文以南京地鐵10號線D10-TA06標段施工用復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)機刀盤為研究對象，對刀盤開口率地質(zhì)適應(yīng)性、盾構(gòu)推力與刀盤扭矩計算、刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)化與分析等相關(guān)技術(shù)展開研究。
　　首先，根據(jù)該標段地質(zhì)情況，提出刀盤開口率與地質(zhì)適應(yīng)性數(shù)值模擬方法，闡述數(shù)值模擬方案。構(gòu)建模擬系統(tǒng)模型，通過與實際監(jiān)測值對比，驗證模型的正確性;得到開口率建議值，結(jié)合開口率地質(zhì)適應(yīng)性理論計算，確定開口率32％，為后續(xù)刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　其次

2、，根據(jù)該標段地質(zhì)情況，提出復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)機刀盤結(jié)構(gòu)設(shè)計流程。對刀盤結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)分別進行計算與分析，確定刀盤上各類刀具的數(shù)量及布置方式，在Matlab軟件中繪制刀具布置圖;利用Pro/E軟件建立刀盤三維模型。
　　再次，全面分析復(fù)合型土壓平衡盾構(gòu)機推力和刀盤扭矩的產(chǎn)生機理與組成要素，建立盾構(gòu)機推力和刀盤扭矩理論計算模型，將該理論模型與實際工程的實測值對比，驗證理論模型的正確性，并將其應(yīng)用于該標段推力和扭矩的實際計算中。
　

3、　最后，在Workbench中對刀盤進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用多目標遺傳算法求解，獲得刀盤多目標Pareto解集;采用層次分析法進行Pareto解集選優(yōu)，獲得目標支配方案最優(yōu)解。利用正交試驗法對刀盤牛腿主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進行研究，確定了影響刀盤工作應(yīng)力因素的主次順序:牛腿夾角＞牛腿水平長度＞牛腿壁厚。
　　通過對盾構(gòu)機刀盤設(shè)計技術(shù)的研究和應(yīng)用，驗證了上述研究成果的正確性，依此技術(shù)和理論設(shè)計出南京地鐵10號線所使用的盾構(gòu)機刀盤，該技術(shù)研究推動復(fù)合