盾构隧道接头多自由度耦合力学模型研究

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1、国内图书分类号：U25密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文盾构隧道接头多自由度耦合力学模型研究年级二零一五级姓名陈枰良申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导老师耿萍教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U25U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONMULTIDEGREEOFFREEDOMCOUPLINGMECHANICALMODELOFSHIELDTUNNELJOINTSGrade:2015Candidate:CHENPingli

2、angAcademicDegreeAppliedfor:MasterOfEngineeringSpeciality:BridgeandTunnelEngineeringSupervisor:Prof.GENGPingMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在

3、年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.将基于位移的力学建模方法引入接头力学建模，提出了刚性端面假定，并通过有限元数值试验对其作了初步验证。2.建立了接头多自由度耦合力学模型，给出了无滑移接头和有滑移接头的力学方程，并通过数值试验验证了其可行性。3.研究了基于耦合接头模型的接头刚度等效原理，以及非线性结构模型和计算算法，对盾构隧道的横向地震非线性响应作了分析。本人郑重声明：所呈交的学位论

4、文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文针对盾构隧道接头的多自由度耦合变形问题，建立了接头多自由度耦合力学模型，并在此基础上开展了有限元数值试验，验证接头多自由度耦合力学模型的可行性，然后在接头多自由度耦合力学模型的基础上开展应用研究，对反映盾构隧道接头多自由度耦合变形特性的非线性力

5、学模型及其数值计算方法作了研究，最后对盾构隧道的横向地震非线性响应作了分析。本文的主要工作和结论如下：1.将基于位移的力学建模方法引入接头力学建模：以位移作为已知量，通过假定满足位移的变形函数，求解接触状态，最后计算外力和接头内部力和变形，完成力学推导。提出了刚性端面假定，并通过有限元数值试验对该假定作了初步验证。2.通过假定接头变形符合杆和梁的变形函数，推导了无剪力管片混凝土的力学模型，将有剪力管片混凝土的变形分解为无剪力变形和有剪力变形，推导了有剪力下的管片混凝土力学模型，针对接缝面的切向滑移问题，推导了有滑移接头的力学模型，并通过有限元数值试验对其

6、作了初步验证。3.建立了接头多自由度耦合力学模型，给出了无滑移接头和有滑移接头的力学方程，并通过数值试验验证了其可行性；对环间接头的力学方程推导作了初步研究，推导了4自由度和3自由度下环间接头的力学方程；针对接头力学方程未考虑衬垫和止水胶条的问题，对衬垫和止水胶条的等效问题给出了初步方案。4.基于耦合接头模型的接头刚度阵元件、弹簧元件、等效梁元件参数的计算方法，以及两类非线性结构模型和计算算法。基于反应位移法的狮子洋盾构隧道横向地震非线性响应分析表明，接头耦合力学模型下的结构内力分布与连续梁模型基本一致，但接头耦合力学模型分析结果表明盾构隧道受力的最不利

7、位置为接头处，更加符合实际情况。关键词：盾构隧道；接头非线性；多自由度耦合变形；接头力学模型西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractInthispaper,amulti-DOFcouplingmechanicalmodelisestablishedforthemulti-DOFcouplingdeformationoftheshieldtunneljoint.Onthisbasis,afiniteelementnumericalexperimentiscarriedouttoverifythefeasibilityofthemulti-DO

8、Fcouplingjointmechanicalmodel.Then,theap