玻璃纤维筋混凝土围护结构设计方法及其在盾构工程中的应用研究

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1、分类号U231+.3達钪大令学号1108140112002BEIJIN'GUNIVERSITYCLE«IBERINGANDAROIIIECTURE-学位论文玻璃纤维筋混凝土围护结构设计方法及其在盾构工程中的应用研究DesignGuidelinesforGlassFiber-ReinforcedPolymers(GFRP)forReinforedConcreteStructuresandApplicationinSubwayTBMProject周洪指导教师姓名刘军教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别工程硕士专业名称岩土工程年级2012级论

2、文答辩时间2015年6月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年6月答辩委员会主席田世文教授级高工论文评阅人.匿名评审北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字

3、：日期：&店年（月2日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位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、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名2^>丨友年6月对曰校外导师签名：年月日摘要摘要在城市地下铁道修建施工中，盾构法以其安全可靠等优势已成为主要的施工方法。国内盾构施工经验表明：

4、盾构始发出洞与接收进洞安全是盾构法施工的一个重要环节。本论文在充分调研国内外工程实践与研究的基础上，结合北京盾构发展趋势提出无障碍始发方法，解决无障碍始发的一些关键技术问题：如用玻璃纤维筋替代钢筋作为混凝土围护结构增强材料后的设计方法与施工方法等问题；玻璃纤维筋围护桩结构位移变形规律及安全稳定性问题；盾构始发时初始推力的确定；盾构到达接收时，推力以及土仓压力的变化过程参数等。本文结合北京市科技计划课题与北京市自然科学基金项目课题对北京地区盾构始发洞口采用玻璃纤维筋代替钢筋后直接切削混凝土的工程应用。以北京地铁15号线大屯路东站车站扩大段基坑

5、工程，盾构始发工程，参考大量国外研究成果，对北京地区直接始发切削混凝土工程中的设计方法、施工方法、盾构始发推力、盾构接收推力等关键技术问题进行了室内混凝土梁试验、理论承载力计算公式推导与计算、数值模拟计算以及现场监测数据对比分析等研究，主要研究成果如下：一、玻璃纤维筋混凝土结构实验及设计方法研究以玻璃纤维筋混凝土梁结构室内试验为主，参考国外先进纤维筋规范设计成果，重点分析了玻璃纤维筋混凝土梁与钢筋混凝土梁在正截面与斜截面承载力的差异，分别得到了以下四点结论：(1)参考国内外文献资料，分析了矩形截面玻璃纤维筋混凝土梁正截面受弯性能破坏的三个特

6、点及基本公式：平衡破坏、受压破坏、受拉破坏；然后根据各破坏形式的特点，建议地铁工程采用受压破坏形式进行配筋计算。(2)在矩形截面正截面性能结论的基础上，对圆形截面玻璃纤维筋混凝土梁正截面受弯承载力计算公式进行理论推导以及简化。(3)进行了矩形截面玻璃纤维筋无腹筋与有腹筋梁试验，分别推导了矩形截面玻璃纤维筋无腹筋与有腹筋梁抗剪承载力计算公式。(4)在矩形截面玻璃纤维筋无腹筋梁混凝土抗剪承载力计算公式的基础上通过尺寸截面换算关系，进行圆形截面玻璃纤维筋无腹筋的抗剪计算公式；并对配置圆形箍筋下箍筋抗剪承载力计算公式进行推导与计算，并对公式中关键参

7、数的取值进行讨论。二、玻璃纤维筋代替钢筋后基坑安全稳定性分析研究以北京地铁15号线大屯路东站为工程背景，对基坑开挖过程中玻璃纤维筋桩与钢筋桩进行数值模拟计算与现场监测数据研究，结果表明：(1)由于玻璃纤维筋桩的刚度小于钢筋桩刚度，当基坑开挖到玻璃纤维筋范围时，玻璃纤维筋桩体的水平位移比此范围内钢筋桩稍大；I摘要(2)从理论计算分析及监控量测数据分析，玻璃纤维筋桩体的最大水平位移未超出30mm，这说明：盾构洞口附近采用玻璃纤维筋替代钢筋作为围护结构的增强材料后，基坑是安全稳定的。三、盾构始发推力大小、盾构接收刀盘推力和土仓压力变化过程的分析研

8、究(1)综合考虑不同顶力作用下，刀盘前方土体的最大位移值和地表沉降规律，确定顶力取1000t左右较为合适。(2)在此基础上，进行对盾构接收时，总推力以及土仓压力等参数在进洞过程中