复杂环境下盾构隧道复合管片力学机理研究

第l章 绪论 1.1 盾构隧道管片和接头的开发 1.1.1 盾构隧道管片的开发和研究 1.1.2 盾构隧道管片接头分类 1.2 复杂条件下盾构隧道管环结构力学特性 第2章 单体复合管片力学特性分析 2.1 引言 2.2 试验研究 2.2.1 试件制作 2.2.2 试验工况和加载系统 2.2.3 测量内容与测点布置 2.3 复合管片的敏感度分析 2.3.1 试验结果 2.3.2 试验变形分析 2.3.3 试验应变分析 2.3.4 复合管片不同因素对复合管片力学性能影响 2.4 复合管片力学机理的理论分析 2.4.1 理论分析模型建立 2.4.2 滑移及变形计算 2.4.3 实例验算 2.5 复合管片力学机理的数值模拟研究 2.5.1 有限元模型建立 2.5.2 模型设计及说明 2.5.3 荷载和边界条件 2.5.4 材料参数和本构关系 2.5.5 接触分析 2.5.6 剪力钉处理 2.6 有限元计算结果分析 2.6.1 计算云图 2.6.2 荷载一变形响应 2.6.3 应变分布 2.6.4 钢板变形敏感度分析 2.7 本章小结 第3章 复合管片接头力学特性分析 3.1 引言 3.1.1 接头结构及形式 3.1.2 传统接头 3.1.3 新型接头 3.1.4 接头设计 3.2 直螺栓接头力学性能研究 3.2.1 有限元模型建立 3.2.2 不同等级高强螺栓对管片接头受力影响分析 3.2.3 不同钢壳厚度对直螺栓接头的受力影响分析 3.2.4 螺栓预紧力对管片接头张开量及抗弯刚度的影响分析 3.3 弯螺栓接头力学特性受预紧力影响的数值研究 3.3.1 有限元模型建立 3.3.2 预紧力作用结果分析 3.3.3 预紧力对螺栓受力的影响分析 3.3.4 预紧力对变形的影响 3.4 斜螺栓等级对盾构隧道接头受力和变形的影响 3.4.1 有限元模型建立 3.4.2 斜螺栓应力应变分布 3.4.3 环向错台量变化规律 3.4.4 管片接头张开量变化规律 3.4.5 斜螺栓*大轴力变化规律 3.4.6 斜螺栓轴力*大截面平均应力变化规律 3.4.7 斜螺栓*大应力变化规律 3.4.8 斜螺栓*大应变变化规律 3.5 锚式接头力学性能的影响因素研究 3.5.1 锚式接头精细化数值模型 3.5.2 锚式接头力学特性分析 3.5.3 锚武接头关键部位摩擦系数研究 3.5.4 锚式接头部件间隙尺寸差研究 3.6 FRP-Key接头力学性能的影响因素研究 3.6.1 FRP-Key接头精细化数值模型 3.6.2 材料强度对FRP-Key接头力学性能的影响 3.6.3 接头尺寸对FRP-Key接头力学性能的影响 3.6.4 轴力对FRP-Key接头力学性能的影响 3.6.5 榫槽下缘边距对FRP-Key接头力学性能的影响 3.6.6 支撑条件对FRP-Key接头力学性能的影响 3.6.7 接头布置方式对FRP-Key接头力学性能的影响 3.7 环间凹凸榫接头抗剪性能研究 3.7.1 通用楔形管片凹凸榫接头数值模型 3.7.2 模型分析与验证 3.7.3 凹凸榫角度和高度对接头力学性能的影响研究 3.7.4 凹凸榫剪切键的抗剪能力影响的理论分析 3.8 本章小结 第4章 复杂条件下复合管片结构的受力变形特性分析 4.1 引言 4.2 高水压作用下复合管环力学特性分析 4.2.1 荷载条件 4.2.2 有限元模型建立 4.2.3 内力计算结果及分析 4.2.4 变形计算结果及分析 4.3 内水压作用下埋深及倾角对盾构隧道变形影响分析 4.3.1 有限元模型建立 4.3.2 复合管环横向变形变化规律 4.3.3 复合管环纵向变形随盾构隧道倾斜角度变化规律 4.4 复杂地层条件下复合管环在内水压作用下力学性能分析 4.4.1 有限元模型建立 4.4.2 复合管环变形分析 4.4.3 复合管环接头张开量和错台量分析 4.5 内水压作用下盾构隧道结合部受力变形特性分析 4.5.1 有限元模型建立 4.5.2 不同埋深下结构应力变形 4.5.3 不同水压下结构应力变形 4.5.4 不同相贯角度下结构应力变形 4.6 高温作用下复合管环力学特性分析 4.6.1 热力学基础 4.6.2 有限元模型建立 4.6.3 复合管环温度场分布规律 4.6.4 复合管环内力及变形分析 4.7 本章小结 第5章 展望 参考文献