铁路隧道装配式衬砌力学特性研究

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1、西南交通大学硕士学位论文铁路隧道装配式衬砌力学特性研究姓名：贾永刚申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：王明年20030701西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要从预制技术的发展现状看，地下工程的预制技术的研究，是从两个方面开展的，一是部分预制的方法，另一个是全部预制的方法。采用预制构件，不仅提高了工程质量，还可以缩短工期，降低成本。同时提高了隧道施工的工业化程度。，尤其对改善隧道内的施工环境更是明显的。尤其对于铁路隧道的成本降低以及提高铁路隧道的施工质量。因此很有必要对装配式铁路隧道的力学特性进行研

2、究。本文用数值分析的手段，对装配式衬砌不同的接头计算模式分别进行了有限元分析，主要内容如下：(1)修正剐度法可以通过改变管片接头处的刚度折减系数来很好的模拟接头的受力机理，但是剐度折减系数的选择无疑是很难的。(2)梁一弹簧模型可以通过将管片接头处简化成三个弹簧：轴向弹簧、切向弹簧及抗弯弹簧来模拟接头，但是它本身存在一个缺点就是无法模拟实际中管片上螺栓的偏心情况。(3)梁一接头模型它可以很好的模拟接头的受力机理，但是在其弹簧刚度的确定时存在一定的难点。如果能准确的确定弹簧的刚度系数，那么数值模拟结采就能很好的接近实际

3、的受力情况。(4)通过运用接触力学的理论，将管片与管片的接头抽象成为两个体与体的接触问题，在管片处的螺栓采用有限元中的实体螺栓预紧单元进行模拟，这样不但考虑了管片与管片处的法向刚度接触而且考虑了管片与管片阀的切向接触刚度。这种模型是更能接近实际的力学模型。(5)由于衬砌背后压浆的不完全，可钷存在空洞情况。应用有限元进行模拟-对9种不同工况下的村砌的稳定性及安全性进行了评价。结果得出在衬砌背后存在空洞的时候，仰拱的稳定性是需要特别考虑的．在实际装配时应该采取适当的措施给予预防。关键词：铁路隧道：装配式衬砌；有限元；西

4、南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractFromthedevelopmentofprefabricatedtechnology，thestudyofprefabricatedtechnologyinundergroundengineeringdevelopsfromtwoSides．OneiSpartprefabricatedtechnologyandtheotheriScompletedprefabricatedtechnology．Usingtheprefabricatedcomponentnoto

5、nlyimprovesthequalityofengineering。butalSOabridgestime1imitforaprojectandreducesthecost．Atthesametimeimprovesthe’industrializationextentoftunneling．Itcanimprovetheenvironmentofconstructionobviously．Especially，torailwaytunnel，itnotonlyreducesthecostbutalSOimpro

6、vesthequalityoftunneling．SoitiSnecessarytoresearchthemechanicscharacteristicofthefabricatedrailwaytunnel．UsingmathematicanalysiSmethodanalysesthedifferenttie—in‘computationmodeoffabricated1iningrailwaytunnel．ThethesiSstudiesthecontentsasf01lOWS：Amendedrigidity

7、methodcanrigiditycoeffiCient．butitiScoeffiCientS．simulatethemechanismbychangingthedifficulttOchoosetherigidityBeam—’springmodelcarlsimulatethetie。。inbypredigestingthetie——inof1iningtothreespringsincludingaxialspring。tangentspringandresistingbendingspring，butth

8、ereiSadefectthatitcan’tSimulatethepartialityofboltin1ining．Beam—tie—inmodelcansimulatethemechanism，butwhenweensuretherigidityofspring，wehavesometrouble．Ifwecanaccuratelyensuretheri