双层盾构隧道受力及变形特性的建模与分析

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1、上海交通大学硕士学位论文双层盾构隧道受力及变形特性的建模与分析姓名：戴旻申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：黄醒春20040101摘要双层盾构隧道受力及变形特性的建模与分析摘要双层盾构隧道是一种新颖的隧道形式本文以上海市复兴东路越江隧道工程为背景利用大型有限元软件建立了不同埋深潮汐水位路面板厚度等变化因素对隧道应力变形影响的有限元模型并同相应情况下的单层隧道的应力变形情况进行比较分析了双层隧道的受力特点和路面板对隧道结构的影响同时还对路面板的厚度进行了优化设计由于牛腿和管片路面板的连接处是容易产生应力集中的位置本文采用了三维有限元模型对这些位置进行计算分析通过

2、分析计算得到以下结果1.双层隧道上层路面板对隧道的力学特性有很大的影响在增加隧道的整体刚度减小管片的变形和应力的同时其自重也会增加隧道的纵向变形同时路面板的自重还对隧道下半部分管片的剪应力产生很大的影响2.不同的埋深潮汐水位情况下双层隧道的应力变形变化基本成线性关系由于路面板的约束作用双层隧道管片中的应力一般小于相同情况下单层隧道管片中的应力双层隧道的整体变形也小于单层隧道的整体变形I摘要3.双层隧道上层路面板结构受力复杂在牛腿和管片牛腿和路面板的连接处容易产生应力集中文中的三维有限元分析计算出了这些位置的应力值在实际工程中应对这些应力集中的部位在设计和监测过程中予

3、以注意4.双层隧道的关键构件为牛腿和路面板在满足使用的挠度要求的情况下对路面板进行优化设计使其对结构的变形约束作用和自重影响作用达到最有利的效果5.通过以上分析可知相比于隧道管片的应力隧道的纵向变形是决定其能否顺利施工和正常运营的关键所在本文详细分析了各种可能对隧道纵向变形产生影响的因素提出了可在施工中采取的控制措施以保证同步施工和运营使用的正常进行本文的研究工作对了解双层隧道的应力分布变形特点关键构件的设计和监测有一定的参考作用有利于双层隧道结构形式的进一步推广应用关键词双层盾构隧道有限元分析数值建模应力变形II摘要MODELINGANDANALYSISONSTR

4、ESSANDDEFORMATIONCHARACTEROFDOUBLE-DECKSHIELDTUNNELABSTRACTDouble-decktunnelisanewkindoftunnelstructure.WiththeengineeringbackgroundofShanghaiEastFuXingRoaddouble-decktunnel,thispaperbuildsaseriesoffiniteelementmodelsbysoftwaretoanalyzethestressanddeformationofdouble-decktunnelunderthe

5、influenceofembeddeddepth,tideandthethicknessofroadslab,andcomparesthosewiththestressanddeformationofsingle-decktunnelunderthesamesituations.Thenthispaperanalyzesthemechanicscharacterofdouble-decktunnelandtheinfluenceofroadslabtothetunnelstructureandgiveanoptimumdesignofthethicknessofro

6、adslab.Becausestressconcentrationoftenhappensintheconnectionelementssuchasbracesandliningplates,thispaperanalyzesthestressdistributioninthosepositionsbythreedimensionsmodel.Thispapergetssomevaluableoutcomes,summaryasfollows:1.Theroadslabgreatlyinfluencesthemechanicscharacterofdouble-de

7、cktunnel.Itincreasesthestiffnessofthestructureandlimitsthedeformation.Meanwhile,ItsweightraisesthedeformationofthestructureIII摘要andtheshearstressoflowerhalfofthetunnelliningplates.2.Thestressanddeformationofdouble-decktunnelchangesinthelinearruleundervariousembeddeddepthandtidepositi