基于修正纵向等效连续化模型的隧道变形受力研究 被引量：55

1

作者 李翔宇 刘国彬 +1 位作者 杨潇 韩春龙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期662-670,共9页

及时掌握隧道结构变形受力情况对于保证地铁运营安全意义重大。通过增加考虑横向刚度、环缝作用范围和螺栓预应力的影响,建立了新型的盾构隧道修正纵向等效连续化模型,据此提出了弹、塑性状态下隧道纵向等效抗弯刚度、极限弯矩以及最大... 及时掌握隧道结构变形受力情况对于保证地铁运营安全意义重大。通过增加考虑横向刚度、环缝作用范围和螺栓预应力的影响,建立了新型的盾构隧道修正纵向等效连续化模型,据此提出了弹、塑性状态下隧道纵向等效抗弯刚度、极限弯矩以及最大环缝张开量的计算方程;以上海地铁二号线为工程背景,分析了横向刚度和环缝作用范围对隧道等效抗弯刚度的影响规律;之后建立了5类隧道结构临界状态下隧道纵向曲率半径、接缝张开值、管片应力、螺栓拉力的求解公式,并求得了对应的界限指标,所得指标值可作为隧道健康状态诊断的依据。 展开更多

关键词 纵向等效连续化模型 横向刚度 环缝作用范围 螺栓预紧力 界限指标

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矩形管片隧道纵向等效抗弯刚度与抗弯性能研究

2

作者 刘颖彬 廖少明 +2 位作者 李志义 钟铧炜 滕政伟 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1823-1833,共11页

基于等效连续化模型,推导了矩形管片隧道在任意压弯组合状态下的纵向等效抗弯刚度计算方法,并针对矩形管片隧道的特点,对4种不同中性轴位置的等效抗弯刚度计算方法分别进行了讨论。在此基础上,进一步分析了压弯比、宽厚比、螺栓个数以... 基于等效连续化模型,推导了矩形管片隧道在任意压弯组合状态下的纵向等效抗弯刚度计算方法,并针对矩形管片隧道的特点,对4种不同中性轴位置的等效抗弯刚度计算方法分别进行了讨论。在此基础上,进一步分析了压弯比、宽厚比、螺栓个数以及截面形状等关键设计参数对抗弯刚度的影响,并给出了4种中性轴位置转变对应的临界压弯比。研究结果表明:隧道纵向抗弯刚度有效率随着压弯比、螺栓的个数以及环宽厚比的增大而增大,而随着截面宽厚比和宽高比的增大而减小。中性轴的位置不仅仅与截面的尺寸以及材料属性相关,还与压弯比的大小有关。临界压弯比随着截面宽厚比的增大而减小,且对截面形状变化表现敏感。上述结论对于矩形管片的优化选型及设计计算具有重要理论参考价值。 展开更多

关键词 矩形盾构隧道 等效连续化模型 等效抗弯刚度 纵向抗弯性能

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类矩形装配式地铁车站纵向等效抗弯刚度研究 被引量：1

3

作者 黄林冲 蒋凯 +3 位作者 梁禹 张燕丽 丁泽 杜风华 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1554-1566,共13页

类矩形装配式地铁车站纵向等效抗弯刚度是衡量其力学行为的重要参数,对于构件结构设计、抗弯承载能力验算具有重要作用。为了分析地铁车站纵向抗弯性能及其影响因素,根据等效连续梁的转角计算公式,得出了纵向等效抗弯刚度(EI)eq及纵向... 类矩形装配式地铁车站纵向等效抗弯刚度是衡量其力学行为的重要参数,对于构件结构设计、抗弯承载能力验算具有重要作用。为了分析地铁车站纵向抗弯性能及其影响因素,根据等效连续梁的转角计算公式,得出了纵向等效抗弯刚度(EI)eq及纵向等效抗弯刚度有效率η的隐式表达式。通过截面参数分析,探讨了构件长度对中性轴距离c值、等效抗弯刚度有效率η值、截面最大应力的影响;研究了上下圆弧块厚度、曲率半径、圆心角及半短轴长b值对装配式构件截面上的最大应力的影响规律;为了反映装配式车站环缝实际作用范围,引入了环缝影响系数λ,拓展了类矩形装配式衬砌纵向等效连续化模型。研究结果表明:不同构件长度下截面应力分布状态及η值保持不变,且弯矩方向对其影响较小。在弯矩不变的前提下截面最大应力受半短轴长b值影响较大。当顶板块厚度t1处于0.6~2 m范围时,截面最大拉应力随半短轴长b增加而降低6.8%~9.3%;当底板块厚度t3处于0.6~2 m范围时,随着半短轴长b增加,截面最大压应力降低62.5%~63.6%。随着λ由0增加到1,纵向等效抗弯刚度有效率η由1降低到0.05%且变化趋势逐渐降低,与纵向等效连续化模型计算结论一致。本文研究结论对于装配式地铁车站预制构件结构设计及抗弯承载能力验算可提供有效参考。 展开更多

关键词 类矩形装配式地铁车站 纵向等效连续化模型 中性轴位置 纵向等效抗弯刚度 环缝影响范围

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考虑横向性能的盾构隧道纵向等效刚度分析 被引量：69

4

作者 叶飞 何川 +1 位作者 朱合华 孙海东 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1870-1876,共7页

盾构隧道作为一个三维问题,其横向性能与纵向性能是密切联系的,将其横向和纵向割裂为两个平面问题,虽然可使问题简单化,但无法考虑纵横向性能的匹配关系。在横向修正惯用法的基础上,将横向弯曲刚度有效率引入到纵向等效连续化模型的推导... 盾构隧道作为一个三维问题,其横向性能与纵向性能是密切联系的,将其横向和纵向割裂为两个平面问题,虽然可使问题简单化,但无法考虑纵横向性能的匹配关系。在横向修正惯用法的基础上,将横向弯曲刚度有效率引入到纵向等效连续化模型的推导中,对考虑横向刚度影响的盾构隧道纵向等效抗弯刚度进行理论推导,得到了考虑横向刚度有效率的纵向等效抗弯刚度计算式,从而初步将纵向刚度的分析与横向刚度的变化统一起来,进而也说明了盾构隧道纵、横向抗弯刚度的相关性和匹配性。实例分析表明:盾构隧道横向抗弯刚度的大小与纵向等效抗弯刚度关系密切,表现为同方向、近线性关系变化,即纵向抗弯刚度随横向抗弯刚度的增大而增大。 展开更多

关键词 盾构隧道 横向性能 修正惯用法 横向刚度有效率 纵向等效连续化模型

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基于盾构隧道纵向沉降的纵向等效刚度反分析 被引量：7

5

作者 殷建国 黄宏伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期230-234,共5页

随着我国经济建设的深化,城市轨道交通建设得到迅速发展。在盾构隧道常见病害中,盾构隧道纵向沉降会对隧道纵向性能造成不利影响。盾构隧道结构刚度是结构性能的重要力学性能指标之一,采用盾构隧道纵向等效连续化模型,分别对于纵向等效... 随着我国经济建设的深化,城市轨道交通建设得到迅速发展。在盾构隧道常见病害中,盾构隧道纵向沉降会对隧道纵向性能造成不利影响。盾构隧道结构刚度是结构性能的重要力学性能指标之一,采用盾构隧道纵向等效连续化模型,分别对于纵向等效刚度为常数以及沿盾构隧道纵向变化的情况,基于盾构隧道纵向沉降对纵向等效刚度进行反分析,探究盾构隧道纵向沉降对隧道纵向等效刚度的影响。分析得出,(1)当隧道纵向刚度有效率η沿隧道纵向为常数时,随着实际沉降的增大,隧道纵向刚度有效率η变小,且随着实际沉降的增大趋于平稳;(2)当隧道纵向刚度有效率η(x)沿隧道纵向变化时,实际沉降与理论沉降之比小于1时,反算出得到的隧道纵向刚度有效率η(x)沿纵向中间大,两边小;实际沉降与理论沉降之比大于1时,反算得到的隧道纵向刚度有效率η(x)沿纵向中间小,两边大;(3)根据反算出的纵向刚度有效率η(x)计算所得到的沉降曲线与实际沉降曲线有所差异。 展开更多

关键词 纵向沉降 盾构隧道 纵向等效连续化模型 反分析

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盾构隧道纵向等效抗扭刚度与抗扭性能研究 被引量：2

6

作者 刘颖彬 廖少明 +4 位作者 刘孟波 陈立生 徐伟忠 华建雄 刘浩 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2220-2232,共13页

盾构隧道因具有拼接特性,在非对称外荷载作用下易产生纵向不均匀扭转。过量的不均匀扭转将导致管片和螺栓产生较大应力和变形,并发生环缝错位和轨道倾斜,严重影响隧道安全,但目前工程界对隧道扭转问题的认识和关注仍不足。为研究盾构隧... 盾构隧道因具有拼接特性,在非对称外荷载作用下易产生纵向不均匀扭转。过量的不均匀扭转将导致管片和螺栓产生较大应力和变形,并发生环缝错位和轨道倾斜,严重影响隧道安全,但目前工程界对隧道扭转问题的认识和关注仍不足。为研究盾构隧道纵向抗扭性能,首先,基于等效连续化模型和力平衡方程,推导不同受力组合状态下的盾构隧道纵向等效抗扭刚度计算方法;其次,将抗扭刚度的解析解与有限元模拟结果进行对比,验证提出的抗扭刚度解析方法的有效性。最后,分析管片厚径比、宽径比、螺栓剪切长度以及隧道纵向轴力和弯矩等对抗扭刚度的影响,并给出隧道自抗扭临界荷载(N0,M0)包络图。研究结果表明:隧道纵向抗扭刚度有效率随着管片厚度与直径之比增大而减小,而随着管片环宽与直径之比增大而增大;盾构隧道纵向抗扭刚度有效率随着螺栓的等效剪切长度增大而减小;螺栓等效剪切长度仅影响环缝的扭转变形,而对接缝中性轴、扭转中心位置等没有影响;盾构隧道纵向抗扭刚度有效率随着压扭比或弯扭比增大而增大。设计中控制合理的压扭比与弯扭比对隧道抗扭十分重要。建议将螺栓增大预紧力或采用预应力管片结构视为提升盾构隧道抗扭性能的有效措施。 展开更多

关键词 盾构隧道 不均匀扭转 纵向抗扭刚度 等效连续化模型 抗扭性能

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大断面矩形盾构隧道等效抗弯刚度研究 被引量：10

7

作者 郑庆坂 潘伍 +1 位作者 覃永杰 张凡 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第23期9590-9596,共7页

矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度是衡量隧道受力变形的重要参数,对于指导施工及隧道纵向结构设计具有重大意义。将横向刚度与纵向等效抗弯刚度联立起来,由力学平衡条件确定中性轴位置,根据弯矩平衡条件及等效连续梁转角公式推导得到大断... 矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度是衡量隧道受力变形的重要参数,对于指导施工及隧道纵向结构设计具有重大意义。将横向刚度与纵向等效抗弯刚度联立起来,由力学平衡条件确定中性轴位置,根据弯矩平衡条件及等效连续梁转角公式推导得到大断面矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度解析解,并探讨了管片宽厚比、长短边螺栓分布、管片厚度等对纵向等效抗弯刚度的影响。研究结果表明:截面长宽比由1增长100%时,隧道纵向等效抗弯刚度有效率η由2.787 5降低为原来的15.3%,最终值为0.426 2;中性轴距离c减小了49.6%,最终值为2.273 0 m;截面厚度t由0.25增长到0.55时,中性轴距离c由2.188 5 m降低0.62%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.099 m增加7.8%;长短边厚度比由1增长到2时,中性轴位置c由2.174 9 m增长0.34%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.106 7降低了21.27%;截面螺栓个数从30增加到80时,c由2.150 4增长1.43%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.121 6降低了12.25%。考虑螺栓分别沿隧道截面长短边均匀分布时,纵向等效抗弯刚度及抗弯刚度有效率大约为理想情况下螺栓均匀化分布时的2/3。在截面螺栓总数不变的前提下,适当降低截面短边螺栓所占比例可有效提升截面抗弯性能。 展开更多

关键词 矩形盾构隧道 纵向等效连续化模型 中性轴位置 纵向等效抗弯刚度有效率

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双层网格圆底扁球壳的非线性稳定问题 被引量：3

8

作者 徐加初 李勇 +1 位作者 王璠 刘人怀 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2010年第3期261-272,共12页

从基于等效夹层壳思想的双层网格扁壳,非线性弯曲理论的变分方程出发,利用坐标变换方法和驻值余能原理,导出双层网格圆底扁球壳,在均布压力作用下的轴对称大挠度方程和边界条件.采用修正迭代法,求得了两类边界条件下双层网格圆底扁球壳... 从基于等效夹层壳思想的双层网格扁壳,非线性弯曲理论的变分方程出发,利用坐标变换方法和驻值余能原理,导出双层网格圆底扁球壳,在均布压力作用下的轴对称大挠度方程和边界条件.采用修正迭代法,求得了两类边界条件下双层网格圆底扁球壳的非线性载荷-位移关系式和临界屈曲载荷的解析表达式,并讨论了几何参数对临界屈曲载荷的影响. 展开更多

关键词 双层网格圆底扁球壳 非线性稳定性 等效连续化 修正迭代法 驻值余能原理

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盾构隧道带榫环缝受力和变形修正计算方法 被引量：2

9

作者 李明宇 吴龙骥 +1 位作者 赵世永 靳军伟 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期486-493,共8页

目的研究附加荷载作用下地铁盾构隧道带榫环缝的变形演化规律及其受力特征,分析螺栓受力特点,给出一种环间变形控制指标。方法建立一种双面弹性地基梁-纵向等效连续化修正模型,可得到纵向连接螺栓受弯引起的拉应力;研究有榫环缝受剪时... 目的研究附加荷载作用下地铁盾构隧道带榫环缝的变形演化规律及其受力特征,分析螺栓受力特点,给出一种环间变形控制指标。方法建立一种双面弹性地基梁-纵向等效连续化修正模型,可得到纵向连接螺栓受弯引起的拉应力;研究有榫环缝受剪时阶段性变形特征及纵向螺栓受力特点,对环缝处错台量和张开量的界限值进行探讨。结果以纵向连接螺栓受拉屈服强度时推算出的环缝错台量和张开量的界限值分别约为4.3 mm和0.4 mm,小于工程实测值与验收标准规定的错台量和张开量界限值。结论以纵向连接螺栓受拉屈服作为运营地铁盾构隧道衬砌结构的环间变形控制指标是安全且可行的;通过灵敏度分析发现凹凸榫间的物理间隙对笔者提出的环间变形控制指标影响最大。 展开更多

关键词 地铁 纵向等效连续化模型 理论分析 盾构隧道 双面弹性地基梁

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直螺栓连接预制综合管廊刚度计算方法 被引量：1

10

作者 邓博团 申超凡 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第29期13028-13036,共9页

为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。推导出了预制管廊在弹性极限弯矩作... 为研究直螺栓连接预制管廊的纵向受力性能,引用隧道纵向刚度计算的纵向等效连续化模型,对其进行改进,使其适用于直螺栓连接的预制管廊,从而得到考虑螺栓预应力影响的纵向等效拉压刚度和弹性弯曲刚度。推导出了预制管廊在弹性极限弯矩作用下,截面最大拉应力、截面最大压应力、接头最大变形、接头螺栓最大拉应力和接头螺栓最大变形的表达式。运用所得表达式,结合工程实例参数,分析了管廊截面尺寸、管壁厚度、节段长度和螺栓个数对其受弯矩作用时中性轴的位置和纵向等效刚度的影响程度和趋势。结果表明,管廊抗弯刚度受截面宽高比影响较大;通过增加管壁厚度来提高管廊等效刚度的方法不经济;在满足设计要求条件下,适当增大预制节段的长度和增多连接螺栓数量可以有效提高管廊的纵向刚度,并能够很好地改善管廊截面受力状态,同时不失经济性,为直螺栓连接预制拼装管廊结构的设计合理性和工程适用性提供理论支持。 展开更多

关键词 直螺栓连接 预制综合管廊 等效连续化模型 纵向等效刚度

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基于反步法的列车制动缸压力精确控制 被引量：3

11

作者 雷驰 吴萌岭 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期462-471,共10页

针对重载列车电控空气(ECP)制动系统,提出基于反步法的制动缸压力精确控制方法.通过等效连续化处理和线性化处理,建立具有严格反馈方式的ECP制动系统控制模型;引入已知上界的不确定项,采用指数趋近律的滑模变结构,实现系统局部鲁棒性;... 针对重载列车电控空气(ECP)制动系统,提出基于反步法的制动缸压力精确控制方法.通过等效连续化处理和线性化处理,建立具有严格反馈方式的ECP制动系统控制模型;引入已知上界的不确定项,采用指数趋近律的滑模变结构,实现系统局部鲁棒性;基于反步法设计控制律,构造误差变量以及Lyapunov函数;引入一阶滤波器,解决控制律中存在的“微分项数爆炸”问题.硬件在环试验结果表明:与传统控制器相比,基于反步法的制动缸压力控制器具有更高的控制精度,其稳态控制误差在±8 kPa内,且调压过程无明显超调;在控制器中引入控制死区,可以大幅降低AV/RV阀的动作次数,提高系统使用寿命. 展开更多

关键词 电控空气制动系统 等效连续化 反步控制器 精确控制 压力

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考虑弦杆约束的新型板桁加劲梁扭转变形计算方法

12

作者 王路 侯文崎 +2 位作者 张哲滔 张晓勇 温伟斌 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2827-2840,共14页

针对某拟建千米级跨度高速铁路悬索桥所采用的新型板桁加劲梁,依据剪切刚度等效原则,构建闭口薄壁箱形梁连续化等效模型;基于截面刚性周边假定,考虑弦杆纵向约束作用,建立连续化等效模型的扭转平衡微分方程,推导得到扭转角解析公式。构... 针对某拟建千米级跨度高速铁路悬索桥所采用的新型板桁加劲梁,依据剪切刚度等效原则,构建闭口薄壁箱形梁连续化等效模型;基于截面刚性周边假定,考虑弦杆纵向约束作用,建立连续化等效模型的扭转平衡微分方程,推导得到扭转角解析公式。构建悬索桥连续化等效单梁有限元模型,推导悬索桥加劲梁扭转角解析式。通过算例验证该解析公式计算所得加劲梁扭转角与空间精细化有限元计算结果吻合良好,弦杆纵向约束作用对新型板桁加劲梁扭转变形影响不可忽略。研究结果表明:相比于空间精细化有限元模型,连续化等效单梁模型计算所得悬索桥加劲梁挠度和扭转角最大相对误差分别为1.8%和14.7%,依据解析式计算所得相对误差分别为7.1%和6.3%;对于悬索桥加劲梁扭转刚度初步设计,上述2种方法的精度误差均在可接受范围内,且计算效率大幅提高,具有较好的适用性。 展开更多

关键词 新型板桁加劲梁 扭转变形 连续化等效 弦杆纵向约束 悬索桥

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