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【博士】盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力管片的模型試驗(yàn)與設(shè)計(jì)方法研究【2004】
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學(xué)科專業(yè):結(jié)構(gòu)工程 授予學(xué)位:博士 學(xué)位授予單位:同濟(jì)大學(xué) 學(xué)位年度: 2004年 本文系國(guó)內(nèi)首次對(duì)作為一種新型的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)型式一一盾構(gòu)隧道用預(yù)應(yīng)力混凝土管片進(jìn)行探索和研究的學(xué)術(shù)論文。文中重點(diǎn)通過(guò)模型試驗(yàn)研究,對(duì)預(yù)應(yīng)力管片的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性能做了分析與評(píng)價(jià)?! ⒄宅F(xiàn)有地鐵隧道管片配筋的要求,確定了本次模型試驗(yàn)用管片的配筋量,并配置了模型混凝土。預(yù)應(yīng)力管片的模型試驗(yàn)分為三個(gè)部分:第一類試驗(yàn)為大曲率下,預(yù)應(yīng)力筋的張拉試驗(yàn);第二類試驗(yàn)為,考慮在不同加載位置、不同預(yù)應(yīng)力加載等級(jí)情況下的預(yù)應(yīng)力管片的力學(xué)性能試驗(yàn);第三類試驗(yàn)為預(yù)應(yīng)力管片的接頭試驗(yàn)?! ≡诘谝活愒囼?yàn)中,通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,得出了預(yù)應(yīng)力筋在大曲率條件下的各項(xiàng)損失以及k值和/1值,為下一步預(yù)應(yīng)力管片力學(xué)性能的研究奠定了基礎(chǔ)?! 〉诙愒囼?yàn)研究了預(yù)應(yīng)力管片的不同受力位置,不同預(yù)砬力噸位對(duì)管片整體受力性能的影響,得出管片的開(kāi)裂以及破壞荷載;提出最合理受力位置:描述管片出裂全過(guò)程,分析管徑在加載過(guò)程中的變化,并對(duì)和合理配筋量提出建議。 通過(guò)第三類試驗(yàn),研究了不同預(yù)應(yīng)力噸位,不同偏心距以及軸力對(duì)預(yù)應(yīng)力管片接頭剛度的影響并提出了在一定噸位下,預(yù)應(yīng)力管片的正負(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)剛度值,以及剛度計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。 在上述試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,還進(jìn)行了三維有限元模擬,對(duì)預(yù)應(yīng)力管片以及銅絞線進(jìn)行了分析,并與試驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行了對(duì)比,建立了符合實(shí)際的數(shù)值模型。此外,還利用兩維有限元模擬結(jié)果,對(duì)管片厚度、孔道位置等因素對(duì)預(yù)應(yīng)力管片預(yù)應(yīng)力度的影響做了比較分析?! ±矛F(xiàn)有預(yù)應(yīng)力理論結(jié)合地下結(jié)構(gòu)的受力的特殊性,還對(duì)預(yù)應(yīng)力管片的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行總結(jié),提出了設(shè)計(jì)步驟、構(gòu)造要求以及簡(jiǎn)化的預(yù)應(yīng)力管片設(shè)計(jì)計(jì)算公式,為今后預(yù)應(yīng)力管片能用于實(shí)際奠定了一定的基礎(chǔ)?! ?
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