连接螺栓对类矩形盾构隧道结构极限承载力影响的试验研究与分析 被引量：10

1

作者 柳献 叶宇航 +2 位作者 刘震 杨志豪 朱瑶宏 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期81-88,95,共9页

针对类矩形盾构隧道衬砌结构纵向接缝处弯矩正负性确定的特点,对纵向接缝连接螺栓位置进行了优化。基于结构整环足尺试验结果,对比分析了优化前后衬砌结构整体变形、接缝变形和螺栓应变的发展,研究了优化前后结构设计阶段受力性能、破... 针对类矩形盾构隧道衬砌结构纵向接缝处弯矩正负性确定的特点,对纵向接缝连接螺栓位置进行了优化。基于结构整环足尺试验结果,对比分析了优化前后衬砌结构整体变形、接缝变形和螺栓应变的发展,研究了优化前后结构设计阶段受力性能、破坏机制、极限承载力和鲁棒性的异同。研究结果表明:(1)螺栓位置优化对结构设计阶段受力性能影响较小;(2)优化后结构在带缝工作阶段的受力性能明显提升,结构整体刚度提高,极限承载力提高30%;(3)优化后结构破坏呈延性破坏特征,属于塑性铰机制,结构结构整体安全性得到提高。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 整体安全性 螺栓位置 足尺试验

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类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度解析解 被引量：17

2

作者 梁荣柱 王凯超 +4 位作者 黄亮 孙廉威 李忠超 张莉 吴小建 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期212-223,共12页

结合类矩形盾构隧道截面特点,分别对中性轴位于截面上部边缘(环缝完全闭合)、截面上拱部、截面腰部和截面下拱部4种情况进行分析,并进一步考虑螺栓预紧力和环缝影响范围,推导得到类矩形盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解,并对影响纵向... 结合类矩形盾构隧道截面特点,分别对中性轴位于截面上部边缘(环缝完全闭合)、截面上拱部、截面腰部和截面下拱部4种情况进行分析,并进一步考虑螺栓预紧力和环缝影响范围,推导得到类矩形盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解,并对影响纵向等效刚度的相关因素进行探究。研究表明:当施加弯矩小于环缝启动弯矩时,环缝全部闭合,等效纵向抗弯刚度有效率为1,中性轴位于截面上部外缘;随着弯矩进一步增加,环缝逐渐张开,同时中性轴位置逐步下移,等效纵向抗弯刚度减小;纵向等效抗弯刚度有效率随环缝作用区系数增大呈现先迅速下降而后缓慢减小的趋势;螺栓预紧力越大,纵向等效刚度越大,中性轴位置随之上移;随宽高比增大,等效纵向抗弯刚度有效率逐渐下降,中性轴位置随之下移,并在中性轴位置角与小圆弧圆心角相等时出现转折点。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 等效抗弯刚度 等效抗弯刚度有效率 螺栓预紧力 中性轴

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类矩形盾构隧道结构极限承载力分析 被引量：15

3

作者 柳献 赵子蓬 +1 位作者 叶宇航 刘震 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1283-1295,共13页

建立考虑材料非线性与几何非线性的类矩形盾构隧道结构受力非线性数值模型。利用该模型对极限工况下的三组试验结构进行数值模拟,并将数值模拟结果与整环足尺试验结果进行对比,验证该模型的正确性和有效性。最后,对影响类矩形盾构隧道... 建立考虑材料非线性与几何非线性的类矩形盾构隧道结构受力非线性数值模型。利用该模型对极限工况下的三组试验结构进行数值模拟,并将数值模拟结果与整环足尺试验结果进行对比,验证该模型的正确性和有效性。最后,对影响类矩形盾构隧道结构受力性能和极限承载力的关键因素进行参数分析。结果表明:类矩形盾构隧道结构破坏源于管片接头破坏,最终因T块管片破坏导致结构失去承载力,结构破坏模式与纵向接头、管片本体及中柱的力学性能相关;类矩形盾构隧道结构理想的破坏模式是在管片接头充分发挥承载力的同时,管片本体主筋屈服、结构发生延性破坏。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 极限承载力 非线性数值模拟 参数分析

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类矩形盾构隧道横向刚度有效率分析 被引量：1

4

作者 丁祖德 付江 +2 位作者 王志良 郭永发 李向红 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3181-3188,共8页

基于变形等效,建立类矩形盾构管片结构梁-接头模型,研究通缝、错缝拼装下类矩形盾构隧道横向刚度有效率。分析地基抗力系数、接头刚度比及接头数量对刚度有效率的影响,并建立了类矩形盾构隧道刚度有效率计算公式。研究结果表明:通缝、... 基于变形等效,建立类矩形盾构管片结构梁-接头模型,研究通缝、错缝拼装下类矩形盾构隧道横向刚度有效率。分析地基抗力系数、接头刚度比及接头数量对刚度有效率的影响,并建立了类矩形盾构隧道刚度有效率计算公式。研究结果表明:通缝、错缝拼装下管片结构横向刚度有效率平均值分别为0.47和0.54,错缝比通缝提高约15%。刚度有效率随地基抗力系数的增加呈非线性增长,随接头刚度比的增大呈线性增长,随接头数量的增加呈线性减小。类矩形盾构管片横向刚度有效率在0.3～0.8之间变化。建立的刚度有效率计算公式拟合精度高,可为类矩形盾构隧道结构计算提供依据。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 梁-接头模型 横向刚度有效率 影响因素

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类矩形盾构隧道上穿施工引起既有隧道剪切错台变形研究 被引量：8

5

作者 傅鹤林 于归 +2 位作者 邓皇适 吴疆 张凯源 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3923-3935,共13页

基于镜像法和Mindlin解,建立类矩形盾构隧道上穿施工计算模型,推导出土体损失、盾构正面推力、盾壳摩擦力和注浆压力在既有隧道轴线处产生的附加应力计算公式。采用剪切错台模型将既有隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,运用最小... 基于镜像法和Mindlin解,建立类矩形盾构隧道上穿施工计算模型,推导出土体损失、盾构正面推力、盾壳摩擦力和注浆压力在既有隧道轴线处产生的附加应力计算公式。采用剪切错台模型将既有隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,运用最小势能原理得出既有隧道的竖向位移计算公式。依托工程实例,对比理论计算结果和数值模拟结果,验证本文计算方法的适用性。最后,分析既有隧道的竖向位移、环间错台量和剪切力随掘进施工的变化过程,并对工程中的关键参数进行敏感性分析。研究结果表明:相比于Winker地基梁模型,剪切错台模型计算结果与数值模拟结果更接近,验证了本文计算公式的正确性;随着新建隧道掘进,既有隧道的隆起变形、环间错台量和剪切力不断增大,在盾构机通过既有隧道轴线20 m后趋于稳定;在既有隧道隆起变形最大处,环间错台量和剪切力最小;在隆起变形曲线反弯点处,环间错台量和剪切力最大;随着隧道矩形长边宽度和土体损失间隙增大,既有隧道隆起变形增加,隆起拱宽度增加;随着既有隧道埋深增加,隆起变形减小,隆起拱宽度变化不明显。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 既有隧道 上穿施工 镜像法 MINDLIN解 剪切错台模型

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类矩形盾构隧道纵向抗弯刚度分析 被引量：16

6

作者 黄亮 梁荣柱 +3 位作者 吴小建 孙廉威 张莉 吴文兵 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2094-2102,共9页

类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度是分析其纵向受力变形的重要参数。基于等效连续化模型的基本原理,建立类矩形盾构隧道纵向等效连续化模型,推导得到类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度解析解。通过参数分析,研究螺栓、管片宽度、厚度和截面形... 类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度是分析其纵向受力变形的重要参数。基于等效连续化模型的基本原理,建立类矩形盾构隧道纵向等效连续化模型,推导得到类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度解析解。通过参数分析,研究螺栓、管片宽度、厚度和截面形状等参数对类矩形盾构隧道纵向抗弯刚度有效率的影响。研究表明,由于类矩形盾构隧道截面的特殊性,在建立等效抗弯刚度模型时,需分别对中性轴在隧道腰部和拱底两种不同的情况进行讨论;增加螺栓数量和加大管片宽度可提高类矩形盾构隧道的等效抗弯刚度有效率,中性轴位置随着上移,环缝受拉张开区域减小;增加管片厚度可增加隧道绝对等效抗弯刚度,但是等效抗弯刚度有效率下降,中性轴位置下移;中性轴位置随着宽高比增大而快速下移,当中性轴位置角度与小圆弧圆心角相等时,中心轴下移曲线发生转折;当宽高比为1时,所得解析解退化为圆形盾构隧道等效抗弯刚度解。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 等效抗弯刚度 等效抗弯刚度有效率 解析解

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类矩形盾构隧道衬砌结构设计模型研究 被引量：10

7

作者 叶宇航 柳献 +3 位作者 刘震 张维熙 杨志豪 朱瑶宏 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1187-1195,共9页

为了得到适用于类矩形盾构隧道结构设计模型,通过整环足尺试验模拟类矩形盾构隧道在正常运营工况下的实际受力,得到试验结构的变形和内力,采用等效刚度模型和梁-弹簧模型对试验结果进行分析,得到有效的类矩形盾构隧道结构设计参数.结果... 为了得到适用于类矩形盾构隧道结构设计模型,通过整环足尺试验模拟类矩形盾构隧道在正常运营工况下的实际受力,得到试验结构的变形和内力,采用等效刚度模型和梁-弹簧模型对试验结果进行分析,得到有效的类矩形盾构隧道结构设计参数.结果表明:采用等效刚度模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,难以得到同时符合结构长短轴变形的管片刚度折减系数;采用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,结构变形和结构内力计算结果和足尺试验结果较为匹配,能真实反应类矩形盾构隧道结构受力,选用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型更为合理,所研究类矩形结构管片接缝的抗剪刚度建议为341×106~368×10^6 N/m;负弯矩接缝抗弯刚度建议为114×10^6~491×10^6 N·m/rad,正弯矩接缝抗弯刚度范围为85×10^6~177×10^6 N·m/rad. 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 足尺试验 等效刚度模型 梁-弹簧模型

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大断面类矩形盾构隧道管片接头极限抗剪切承载力试验研究 被引量：21

8

作者 巩一凡 丁文其 +1 位作者 龚琛杰 姜弘 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期120-128,共9页

类矩形盾构隧道具有断面利用率大、覆土浅、施工成本低等优点,在城市高密度区域具有广泛的应用前景。相较于广泛使用的圆形隧道,类矩形隧道由于自身成拱效应较差,隧道肩部接头结构易产生较大的剪切荷载,有必要对接头的剪切性能进行研究... 类矩形盾构隧道具有断面利用率大、覆土浅、施工成本低等优点,在城市高密度区域具有广泛的应用前景。相较于广泛使用的圆形隧道,类矩形隧道由于自身成拱效应较差,隧道肩部接头结构易产生较大的剪切荷载,有必要对接头的剪切性能进行研究。文章以某大断面类矩形盾构隧道为原型,以混凝土管片接头为试验对象,采用足尺试验方法对其抗剪切性能进行研究,归纳宏观破坏现象,获得了剪轴比(接头剪力/轴力)-相对错台量关系等整体力学响应特性,得到了剪力-螺栓应变曲线和剪力-混凝土表面应变等局部力学响应特性,并引入数字照相分析技术(DIC)对接头结构的开裂破坏全过程进行记录,分析剪切裂缝的扩展规律,最后对结构的抗剪承载性能进行评价。基于试验数据总结了管片错台随剪轴比的"四阶段"变化规律:克服摩擦阶段(剪轴比小于0.4)、间隙闭合阶段(剪轴比为0.4~0.75)、抗剪强化阶段(剪轴比为0.75~2.76)、屈服破坏阶段(剪轴比大于2.76)。试验结果表明,剪切荷载作用下该断面形式的大断面类矩形盾构隧道接头抗剪切屈服剪轴比为2.76,具有较好的抗剪切承载性能。研究成果可以为类似类矩形盾构隧道工程提供理论支撑和技术参考。 展开更多

关键词 盾构隧道 接头性能 足尺试验 抗剪切性能 大断面类矩形盾构隧道

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类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构力学性能模型研究 被引量：2

9

作者 班勇婷 周俊宏 +4 位作者 郦亮 夏汉庸 刘震 柳献 管攀峰 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第12期56-61,共6页

目的:类矩形无立柱盾构隧道结构能适用于隧道渡线段,但缺乏该新型结构的针对性力学性能分析模型,故有必要对此开展研究。方法:基于无立柱盾构隧道原型结构试验结果,初步分析了钢结构管片在设计运营工况下的整体变形及位移特征。进一步... 目的:类矩形无立柱盾构隧道结构能适用于隧道渡线段,但缺乏该新型结构的针对性力学性能分析模型,故有必要对此开展研究。方法:基于无立柱盾构隧道原型结构试验结果,初步分析了钢结构管片在设计运营工况下的整体变形及位移特征。进一步采用等效刚度均质环模型和梁-弹簧模型对结构的受荷响应进行了模拟,其中梁-弹簧模型的计算参数通过接头足尺试验来标定。将2种模型的计算结果与足尺试验结果进行对比,分析了不同模型的优劣,给出了不同模型的适用范围。最后,结合力法原理和2种计算分析模型对类矩形无立柱衬砌结构的变形机理进行了分析,探究钢结构管片不同部分的变形贡献。结果及结论:等效刚度均质环模型及梁-弹簧模型均可用于类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构的计算分析,其中梁-弹簧模型对于钢结构管片力学性能的模拟更加精确,尤其是在变形方面;等效刚度均质环模型对于钢结构管片响应的模拟精度稍差,但是用于结构设计仍然能保证足够的安全储备。针对结构变形机理的分析表明,类矩形无立柱盾构隧道结构的收敛变形主要来源于管片本体及接头两部分,其中接头变形约其占2/3。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 无立柱结构 等效刚度均质环法 梁-弹簧法 变形机理分析

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宁波轨道交通3号线出入段线类矩形盾构隧道工程勘察实践与建议 被引量：5

10

作者 林乃山 陈斌 +1 位作者 姚燕明 张春进 《隧道建设》 北大核心 2017年第6期722-729,共8页

为了解决软土城市开展国内首条类矩形盾构隧道工程勘察遇见的技术难题,从勘察执行的技术标准及等级的确定、勘察的重难点、勘察方案、高流变性软土工程地质特征、场地水文地质条件、工程措施建议等方面进行分析。主要得出以下结论:1)按... 为了解决软土城市开展国内首条类矩形盾构隧道工程勘察遇见的技术难题,从勘察执行的技术标准及等级的确定、勘察的重难点、勘察方案、高流变性软土工程地质特征、场地水文地质条件、工程措施建议等方面进行分析。主要得出以下结论:1)按现行《城市轨道交通岩土工程勘察规范》3.0.8条文及说明、7.3.5条文分别确定软土地区场地复杂程度等级、类矩形盾构隧道工程勘探孔深度,结果往往会偏于保守、安全,势必会造成勘察工作量浪费问题;2)在第四纪松散海相沉积软土地区建设类矩形盾构隧道,按中等复杂场地控制勘探孔间距,以分别进入隧道底以下不小于2H(一般性孔,H为隧道高)、3H(控制性孔)控制勘探孔孔深是经济合理且满足工程需求的;3)本工程勘察方案对今后类矩形盾构隧道工程勘察及相关勘察规范标准修编具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 宁波轨道交通 类矩形盾构隧道 勘察 软土 水文地质条件

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类矩形盾构隧道下穿引起既有隧道竖向位移计算方法研究 被引量：11

11

作者 魏纲 赵得乾麟 齐永洁 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第6期960-966,共7页

为探究类矩形盾构隧道施工对既有隧道造成的影响,得到既有隧道竖向变形规律,基于随机介质理论并结合累积概率曲线计算土体损失造成的土体竖向位移,再通过转动错台协同变形模型计算既有隧道竖向位移;针对新建类矩形盾构隧道下穿既有隧道... 为探究类矩形盾构隧道施工对既有隧道造成的影响,得到既有隧道竖向变形规律,基于随机介质理论并结合累积概率曲线计算土体损失造成的土体竖向位移,再通过转动错台协同变形模型计算既有隧道竖向位移;针对新建类矩形盾构隧道下穿既有隧道,以土体损失作为造成既有隧道沉降的唯一因素开展室内模型试验,并对拱顶位移进行施工全过程测量,将实测值与理论计算结果进行对比验证。研究结果表明:1)理论计算结果与实测值较为吻合,证明了理论计算方法的可靠性;2)类矩形盾构隧道下穿既有隧道造成既有隧道沉降的规律与圆形隧道一致;3)由于土体损失,新建隧道下穿会导致既有隧道发生沉降,在新旧隧道投影交汇处的既有隧道拱顶变形最大;4)既有隧道拱顶沉降变形随着开挖面的掘进逐渐增大,且存在一个快速变形的阶段。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道 下穿既有隧道 土体损失 竖向位移 模型试验

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类矩形盾构隧道与圆形盾构隧道振动特性对比分析 被引量：5

12

作者 张啟乐 冯立力 +2 位作者 王建立 王建 张斌 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第3期41-45,共5页

以宁波地铁3号线一期工程采用的类矩形盾构隧道为研究背景,分别建立类矩形盾构隧道和圆形隧道有限元模型,并对两种隧道结构的振动特性作了对比分析。研究结果表明:与圆形盾构管片相比,类矩形盾构管片自振频率更高,对控制管片结构与轮轨... 以宁波地铁3号线一期工程采用的类矩形盾构隧道为研究背景,分别建立类矩形盾构隧道和圆形隧道有限元模型,并对两种隧道结构的振动特性作了对比分析。研究结果表明:与圆形盾构管片相比,类矩形盾构管片自振频率更高,对控制管片结构与轮轨振动的共振更为有利;无论是道床中心、隧道壁还是线路正上方的地面位置,类矩形盾构隧道的振动水平均要小于圆形盾构隧道;当振动由隧道壁向地面传递时,圆形盾构隧道的振动衰减得更快;考虑地铁设计选线因素,在地面建筑敏感点位置,类矩形盾构隧道可以减少Z振级3～6 dB。类矩形盾构隧道在自身结构和线路规划等方面对地铁振动的控制均具有优势。 展开更多

关键词 圆形盾构隧道 类矩形盾构隧道 振动特性

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类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构设计及参数研究

13

作者 周俊宏 郦亮 +4 位作者 吴奕环 黄毅 刘震 柳献 管攀峰 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第12期50-55,共6页

目的:类矩形无立柱盾构隧道适用于渡线段的应用,施工过程中施作立柱,在稳定阶段拆除立柱以达到最终运营稳定状态,全过程中存在结构受力机制的变化。为了形成适用于类矩形无立柱隧道结构的设计方法并探究不同参数的影响,有必要开展相关... 目的:类矩形无立柱盾构隧道适用于渡线段的应用,施工过程中施作立柱,在稳定阶段拆除立柱以达到最终运营稳定状态,全过程中存在结构受力机制的变化。为了形成适用于类矩形无立柱隧道结构的设计方法并探究不同参数的影响,有必要开展相关理论研究。方法:明确了类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构在施工、运营全过程所受荷载状态;基于修正惯用法(等效刚度均质环模型)建立设计模型,探究了施工全过程及直接施加运营工况荷载2种不同工况下的结构响应,并与足尺试验结果进行了对比验证。基于设计模型,对侧压力系数、偏载值、结构埋深等多个关键因素开展了敏感性研究,分析了对衬砌结构受力及变形的影响。结果及结论:采用修正惯用法并直接施加最终运营阶段稳定荷载能满足类矩形盾构隧道无立柱衬砌结构的工程设计要求,但需要将设计值放大5%~10%,该结论也得到了足尺试验的支持。不同设计参数对结构响应的影响程度不同,其中单侧偏载和结构埋深对于设计的影响更大,同时进一步揭示了腰部负弯矩接头的薄弱特征。 展开更多

关键词 类矩形盾构隧道渡线段 无立柱结构 结构设计 关键设计参数 敏感性分析

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地铁出入段线类矩形盾构隧道振动传递特性测试分析 被引量：1

14

作者 刘爱德 张斌 许永富 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第3期111-116,共6页

以宁波地铁3号线一期工程出入段线类矩形盾构隧道为研究对象,在隧道内与地面布置加速度传感器进行同步测试分析,测试分为一列列车运行与两列列车同向并行运行两种行车工况。结果表明:两列列车同向并行运行工况与一列列车运行工况相比,... 以宁波地铁3号线一期工程出入段线类矩形盾构隧道为研究对象,在隧道内与地面布置加速度传感器进行同步测试分析,测试分为一列列车运行与两列列车同向并行运行两种行车工况。结果表明:两列列车同向并行运行工况与一列列车运行工况相比,同一测点振动加速度有效值明显增大;各测点振动加速度级在绝大部分频段均有增大,且在4 Hz处增大最显著;两种行车工况下,过车引起的振动由隧道壁向地面各测点传播过程中,呈波动衰减趋势,高频段振动传递损失较低频段大,大部分测点在5 Hz以内频段传递损失均出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;两列列车同向并行运行工况对环境振动评价影响较大,在线路设计时,建议考虑列车会车对环境振动的影响。 展开更多

关键词 地铁出入段线 类矩形盾构隧道 现场测试 振动加速度级 振动传递特性 振动评价

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类矩形盾构下穿施工引起邻近隧道变形研究 被引量：2

15

作者 孙伟 任洋 王永刚 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第10期4339-4347,共9页

基于镜像法和Mindlin解,考虑土体损失、刀盘推力、盾壳摩擦力和注浆压力的影响,推导出类矩形盾构隧道施工在既有隧道轴线处产生的附加应力计算公式,将既有隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,结合最小势能原理推导出既有隧道竖向... 基于镜像法和Mindlin解,考虑土体损失、刀盘推力、盾壳摩擦力和注浆压力的影响,推导出类矩形盾构隧道施工在既有隧道轴线处产生的附加应力计算公式,将既有隧道简化为由剪切弹簧连接的弹性地基短梁,结合最小势能原理推导出既有隧道竖向位移计算公式。依据工程实例构建数值计算模型,对比本文计算结果和数值模拟结果,验证本文计算方法的适用性。研究结果表明:本文计算方法的结果与数值模拟结果吻合程度高,验证了本文计算方法的正确性;随着类矩形盾构隧道掘进,邻近隧道的纵向位移、环间剪切量和剪切力不断增大,在盾构机通过邻近隧道轴线20 m后趋于稳定;邻近隧道沉降变形最大处的环间剪切量和剪切力最小,沉降变形曲线反弯点处的环间剪切量和剪切力最大。 展开更多

关键词 地铁 位移变形 理论分析 类矩形盾构隧道 下穿施工

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