带牛腿钢板加固地铁盾构隧道变形机理研究

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带牛腿钢板加固地铁盾构隧道变形机理研究
当已铺轨地铁盾构隧道受外部作业影响发生过大直径变形时,一般对道床改造后,采用带牛腿钢板进行加固。为探究加固前后盾构隧道的变形机理,本文依托上海带牛腿钢板加固单环盾构隧道足尺试验,对所采用的数值模拟方法的可靠性进行验证。
同时,将同样的建模思路应用于昆明地铁错缝盾构隧道实际加固案例,通过隧道直径变形、接头张开、螺栓应力等描述带牛腿钢板加固前后错缝盾构隧道的变形机理。随后,在此基础上对不同钢板加固形式的加固效果和带牛腿钢板的参数优化进行讨论。
本文主要工作和研究成果总结如下:(1)基于上海带牛腿钢板加固单环盾构隧道足尺试验,建立了整环三维精细有限元模型,数值模型反映了真实管片的手孔、螺栓、止水橡胶条、黏结面和带牛腿钢板等加固细节,使得模拟结果能够很好地反映足尺试验的力学特性和变形现象,证明了数值模拟方法的可靠性。(2)依托昆明地铁错缝盾构隧道实际加固案例,建立了“1个整环+2个半环”的三维精细有限元模型,探究加固前后错缝盾构隧道变形机理。
根据对未加固时盾构隧道变形机理的分析,给出隧道应进行带牛腿钢板加固的时机为椭圆度达到25‰D(D为盾构隧道外径) ...

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关键词：数值模拟 研究成果 可靠性 有限元