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浅埋暗挖地铁隧道衬砌受力变形机理研究

作　者: 王立宏
导　师: 张电吉
学　校: 武汉工程大学
专　业: 防灾减灾及防护工程
关键词: 浅埋暗挖衬砌荷载结构法地层结构法有限元法
分类号: U451.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,地铁工程建设迅速发展。地铁区间隧道的修建方法常见的有新奥法、浅埋暗挖法、盾构法、明挖法、沉管法、顶管法等等。浅埋暗挖法由于其能价格低廉、施工方法灵活、不断中断交通和通过辅助措施能有效的控制地表沉降而成为城市繁华地带地铁施工的首选。现代信息化施工与监测则更加提高了浅埋暗挖法施工的效率以及降低了施工的风险度。本文以在建的武汉市轨道交通二号线某区间隧道为实例背景,分析了在结构荷载模型与地层结构模型下衬砌的力学变形机理。并分析了两种模型各自的适用范围以及在实际工程中的指导作用。通过数值模拟,分析了隧道衬砌在外部荷载作用下的力学行为以及衬砌变形的一般规律。本文的主要工作如下:介绍了国内外地铁隧道施工的方法。重点介绍了浅埋暗挖法的施工要诀以及浅埋暗挖法与其他施工方法之间的区别及存在的优缺点。介绍了结构荷载模型以及地层结构法各自的理论依据。重点介绍了基于连续介质模型的有限元模型以及土体本构模型以及材料强度准则。结合在建的武汉市轨道交通二号线某区间,介绍了结构荷载模法和地层结构法实际工程中的应用。利用结构荷载法时,先选取典型断面,研究典型断面处的衬砌结构的受力状况。而后利用地层结构法模拟隧道的分步开挖以及支护,分析隧道衬砌在各个阶段时的受力情况。最后比较分析这两种方法在实际工程中的适用性以及在分析结构方面的差异

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 文献综述及研究背景  10-12
  1.2 地铁的发展  12-14
    1.2.1 国外地铁的发展  12-13
    1.2.2 我国地铁的发展  13-14
  1.3 本论文的主要工作  14-15
第2章地铁隧道的修建方法  15-29
  2.1 新奥法  15-18
    2.1.1 概念  15-16
    2.1.2 施工原理  16-17
    2.1.3 施工中的错误观点  17-18
  2.2 浅埋暗挖法  18-26
    2.2.1 定义  18
    2.2.2 施工要诀及一般规定  18-20
    2.2.3 开挖与支护技术  20-25
    2.2.4 特点  25-26
  2.3 盾构法  26-28
    2.3.1 盾构机分类及其基本构造  26
    2.3.2 盾构法的施工工序  26-27
    2.3.3 盾构法的施工的施工特点  27-28
  2.4 明挖法  28-29
    2.4.1 施工工序  28
    2.4.2 施工特点  28-29
第3章荷载结构法与地层结构法  29-38
  3.1 结构荷载法  29-31
    3.1.1 荷载的分类  29-30
    3.1.2 衬砌内力计算  30-31
  3.2 地层结构法  31-38
    3.2.1 地层结构法综述  31-32
    3.2.2 初始应力与开挖效应  32-33
    3.2.3 隧道施工开挖计算  33-34
    3.2.4 材料本构模型及强度准则  34-36
    3.2.5 有限单元法  36-38
第4章工程实例的计算与分析  38-63
  4.1 工程简介  38-44
    4.1.1 线路简介  38
    4.1.2 工程地质与水文地质条件  38-43
    4.1.3 区间隧道施工方案比选  43-44
  4.2 隧道衬砌计算与分析  44-63
    4.2.1 断面及支护  46-48
    4.2.2 结构荷载法  48-55
    4.2.3 地层结构法  55-62
    4.2.4 方法比较  62-63
第5章结论与展望  63-65
  5.1 结论  63-64
  5.2 展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69

浅埋暗挖地铁隧道衬砌受力变形机理研究

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