浅谈圆形隧道纵向剪切传递效应研究

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1、同济大学博士学位论文圆形隧道纵向剪切传递效应研究姓名：廖少明申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：侯学渊2002.8.1摘要本文从分析软土隧道纵向变形对隧道结构纵横向内力与变形的影响机理入手，提出了隧道纵向剪切荷载及其传递的基本概念，并建立了隧道纵横向分析相结合的隧道结构计算方法：同时采用一维弹性地基梁、弹性地基薄壁拄壳、三维空间数值模拟等多种理沦分析方法，对隧道在纵向不均匀变形条件下，隧道纵向剪切荷载的传递以及对隧道横断面内力的影响规律进行了多层次的分析与探讨，得出了不同变形及不同地基、结构刚度条件下隧道横断面内力的附加内力值

2、及其变化规律。首先，本文第二章基于一维弹性地基梁原理，提出了剪切荷载效应，讨论并改进了管片隧道纵向等效弯曲刚度的计算方法，分析了不同变形模式、不同边界条件以及地基刚度不均匀性对纵向剪切传递的影响，然后运用能量原理初步分析下了纵横向内力的转化规律：在此基础上，论文在第三章提出了纵向不均匀变形和荷载作用下，隧道横断面的剪切抗力及荷载剪切两种受力状态并建立了相应计算模型，分折了剪切荷载的产生及其对横断内力影晌的机理：同时揭示了隧道横断面在纵向不同位置产生绝然不同的弯曲与变形特征的本质。其次，基于弹性板理论，本文第四章考虑了板壳剪切变形的影

3、响，将隧道作为弹性地基上的柱壳粱进一步从理论上分析和探讨了板壳弯曲刚度和剪切刚度对隧道横断面结构内力的影响，得出了提高隧道切向剪切刚度能够改善纵向结构传力性能，减少横向弯曲变形等重要结论。最后，通过三维数值计算，分析对比了荷载及变形两种不同作用方式下，隧道纵横向内力的相互影响及变化规律，从另一侧面也验证了前面章节的结论。⋯』本文中得到的主要结论，对于纵向不均匀变形和荷载作用条件下隧道横断面附加内力计算以及正确设计和匹配隧道的横向与纵向刚度具有指导意义，对于软土地区城市地铁隧道立体化建设提供了可供参考的设计依据∥／关键词：隧道纵向变形

4、剪切传递效应剪切荷载弹性地基柱壳附加内力隧道衬砌纵缝接头环缝接头ABSTRACTBasedOiltheg汕蚵oftunnellongitudinaldeformation锄ditseffectORtheinternalforceanddeformationoftunnelcroSSsection,theconceptsofshearIoadanditstransferencemechanismareputforwardandme∞whilethecorrespondentcomputationmethodsoftheregardin

5、gimeraetionbd=w∞nlongitudinalandcrosssectionareestablished．ThreemethodsareusedfromdifferentlevelstOdiscussthelawofinteractionbetweenlongitudinaldeformation趾dCROSS裂嵋d傩re,action．Theadditkmalforceanddeformationproducedbydifferentmodesoflongitudinaldeformationunderthecondi

6、tionsofvariedgroundmldstructuralstiffnessarediscusscdindetailinthisth,sis．Firstly,thesheaxloadeffectisdepictedinchapter2basedononedimc幽onalelasticbeamtheory．Themodificationsoftunnellongitudinalequivalentbendingstiffnessisconducmd．Thesllearloaddistributi∞underdifferentm

7、odesofdeformmJ0n缸dboundariesarediscussed．ThelawofconservationofenergyismenusedtOanalyzethetransformmionoflongitudinaldeformation蛆ergy．Based011the曲岬3，themothodofcalculatingtheeffectofshearloadOnthecrossS∞tion／sestablishedindw把r4．S∞,ondiy，basedOiltheelasticplatetheorywit

8、htheconsiderationofsheⅢdeformation,thetheoreticaldeductionabouttheinflumceofthebendingandslmersfiffneasisundertakunon