接頭非線性抗彎剛度的盾構(gòu)隧道迭代算法的實現(xiàn)與應用

管片接頭是裝配式盾構(gòu)隧道的關(guān)鍵部分,其抗彎剛度對管片環(huán)的內(nèi)力及整體性能均有重要的影響,使得接頭抗彎剛度的取值顯得尤為重要。本文以廣州地鐵盾構(gòu)隧道使用的管片為研究對象,采用三維有限元法,利用通用有限元軟件adina,在建立精細有限元模型的基礎上,計算得到正負兩方向及不同偏心距荷載下接頭變形的特點和接頭的抗彎剛度。從而可知,正彎曲剛度具有一定的非線性性質(zhì),線性回歸得到的剛度量值為1236.7kn.m/rad;負彎曲剛度曲線為線性,線性回歸得到的剛度量值為2295.1kn.m/rad。接頭剛度受接頭內(nèi)力組合的偏心距影響,偏心距越大,接頭剛度越大。在接頭的模擬計算中,有必要建立和實際相同的數(shù)值模型,從而避免各種誤差。

地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度的數(shù)值計算

收稿日期:2003-09-01 作者簡介:曾東洋(1977-),男,博士研究生. 文章編號:0258-2724(2004)06-0744-05 地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度的數(shù)值計算 曾東洋,何川 (西南交通大學土木工程學院,四川成都610031) 摘要:采用三維有限元法對南京地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道管片接頭的受力情況進行了數(shù)值模擬計算,研究了不同荷 載作用下管片接頭的變形、轉(zhuǎn)角和抗彎剛度,探討了接頭轉(zhuǎn)角和抗彎剛度的變化規(guī)律;通過轉(zhuǎn)角、彎矩和軸力關(guān) 系的擬合為接頭抗彎剛度的確定提供了新的途徑.數(shù)值計算結(jié)果表明,管片接頭抗彎剛度隨軸力增大而增大,隨 彎矩增大迅速減小并逐漸趨于穩(wěn)定;軸力對抗彎剛度的影響隨彎矩的增大而減小. 關(guān)鍵詞:盾構(gòu)隧道;管片接頭;接頭轉(zhuǎn)角;接頭抗彎剛度;數(shù)值模擬 中

采用三維有限元法對南京地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道管片接頭的受力情況進行了數(shù)值模擬計算,研究了不同荷載作用下管片接頭的變形、轉(zhuǎn)角和抗彎剛度,探討了接頭轉(zhuǎn)角和抗彎剛度的變化規(guī)律;通過轉(zhuǎn)角、彎矩和軸力關(guān)系的擬合為接頭抗彎剛度的確定提供了新的途徑.數(shù)值計算結(jié)果表明,管片接頭抗彎剛度隨軸力增大而增大,隨彎矩增大迅速減小并逐漸趨于穩(wěn)定;軸力對抗彎剛度的影響隨彎矩的增大而減小.

研究目的:推導盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度計算公式,研究不同影響因素作用下接頭抗彎剛度的變化規(guī)律。研究結(jié)論:管片接頭的接觸面有效高度和接觸面偏心距對管片接頭抗彎剛度的影響顯著,因此管片結(jié)構(gòu)設計中,通過改變管片接頭構(gòu)造尺寸來調(diào)整管片接頭剛度是一種有效的手段。

基于襯砌管片接頭荷載試驗,分析影響縱向接頭抗彎剛度的主要因素,研究不同影響因素作用下縱向接頭抗彎剛度的變化規(guī)律,建立襯砌管片縱向接頭抗彎剛度理論計算模型。研究認為:當軸力較小時各種影響因素對縱向接頭抗彎剛度影響較大,當軸力達到一定值時各種因素對縱向接頭抗彎剛度影響有限;管片縱向接頭構(gòu)造對接頭抗彎剛度影響尤為顯著。

采用非線性時程分析方法,通過有限元軟件建立三維地層-結(jié)構(gòu)模型進行抗震反應計算,揭示在三向地震波的作用下盾構(gòu)隧道一系列時程反應特征。研究表明:在強震區(qū)地震波作用下,越靠近地表其加速度值越大,設計中適當加大盾構(gòu)隧道的埋深是必要的;管片結(jié)構(gòu)徑向相對位移未出現(xiàn)明顯增長,徑向變形率基本位于規(guī)范允許范圍內(nèi);管片結(jié)構(gòu)縱向相對位移增長明顯,可能超過規(guī)范允許范圍,設計中管片縱向連接需加強;結(jié)構(gòu)的同一位置可能受到拉壓的循環(huán)作用,這對混凝土結(jié)構(gòu)不利;同時發(fā)現(xiàn)管片結(jié)構(gòu)內(nèi)力最不利位置位于拱頂右45°附近。

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 收稿日期:2003209201 作者簡介:曾東洋(1977-),男,博士研究生. 　　文章編號:025822724(2004)0620744205 地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度的數(shù)值計算 曾東洋,何　川 (西南交通大學土木工程學院,四川成都610031) 摘　要:采用三維有限元法對南京地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道管片接頭的受力情況進行了數(shù)值模擬計算,研究了不同荷 載作用下管片接頭的變形、轉(zhuǎn)角和抗彎剛度,探討了接頭轉(zhuǎn)角和抗彎剛度的變化規(guī)律;通過轉(zhuǎn)角、彎矩和軸力關(guān) 系的擬合為接頭抗彎剛度的確定提供了新的途徑.數(shù)值計算結(jié)果表明,管片

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 收稿日期:2003209201 作者簡介:曾東洋(1977-),男,博士研究生. 　　文章編號:025822724(2004)0620744205 地鐵盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度的數(shù)值計算 曾東洋,何　川 (西南交通大學土木工程學院,四川成都610031) 摘　要:采用三維有限元法對南京地鐵區(qū)間盾構(gòu)隧道管片接頭的受力情況進行了數(shù)值模擬計算,研究了不同荷 載作用下管片接頭的變形、轉(zhuǎn)角和抗彎剛度,探討了接頭轉(zhuǎn)角和抗彎剛度的變化規(guī)律;通過轉(zhuǎn)角、彎矩和軸力關(guān) 系的擬合為接頭抗彎剛度的確定提供了新的途徑.數(shù)值計算結(jié)果表明,管片

盾構(gòu)隧道管片接頭形式的探討與選擇 郭英 （遼寧工程技術(shù)大學土木與交通學院，阜新123000） 摘要：針對盾構(gòu)隧道管片接頭的詳細研究，簡要介紹了目前國內(nèi)常用 管片接頭構(gòu)造及其優(yōu)缺點，對國外多 種新型管片接頭連接件進行了分析，初步提出了盾構(gòu)隧道管片接頭形 式選擇的建議。 關(guān)鍵詞：盾構(gòu)；隧道；管片接頭 abstract：thispaperresearchessegmentjointsofshieldtunnelindetails andbrieflyintroducesstructure, meritsanddemeritsofsegmentjointsusuallyusedinchina.manynew segmentjointcomponentsmadehome andabroadareanalyzedandp

第３?。淳?，第５期　　　　　　　　　中國鐵道科學ｖｏｌ．３４ｎｏ．５ ２?。啊。薄。衬辏乖隆　　　　　　　　。悖瑁椋睿帷。颍幔椋欤鳎幔。螅悖椋澹睿悖濉。螅澹穑簦澹恚猓澹?，２０１３ 文章編號：１００１－４６３２（２０１３）０５－００４６－０８ 大斷面水下盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度 及其對管片內(nèi)力影響研究 郭　瑞 １，２，何　川 １，２，封　坤 １，２，肖明清１，３ （１．西南交通大學交通隧道工程教育部重點實驗室，四川成都　６１００３１； ２．西南交通大學土木工程學院，四川成都?。叮保埃埃常?； ３．中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢　４３００６３） 　　摘　要：以大斷面水下鐵路盾構(gòu)隧道—獅子洋隧道工程為研究對象，運用有限元數(shù)值分析方法，并結(jié)合管 片接頭原型抗彎試驗，研究環(huán)向管片接頭抗彎剛度，并運用梁—彈簧模型進行接頭抗彎

盾構(gòu)隧道施工階段管片接頭剛度試驗研究——以廣州地鐵盾構(gòu)隧道管片為對象．通過室內(nèi)足尺試驗對施工階段盾構(gòu)隧道管片接頭的抗彎剛度進行研究，結(jié)果表明管片接頭剛度呈線性變化，且與管片接頭的構(gòu)造形式密切相關(guān)，并隨接頭內(nèi)力組合的不同而變化。

介紹了盾構(gòu)法隧道裝配式襯砌管片接頭形式的分類,以及對管片接頭進行模擬的接頭模型,并歸納了研究接頭模型的接頭剛度的影響因素,最后指出運用有限元工具對接頭進行精細化研究、探求接頭尺寸效應對接頭剛度影響的可行性與必要性。

為了研制高性能復合材料衛(wèi)星桁架接頭,采用三維有限元分析技術(shù),分析了三維整體織物增強的碳纖維衛(wèi)星桁架接頭三通制件的等效抗彎剛度和內(nèi)部應力分布,并與制件的三點彎曲實測結(jié)果進行了對比.結(jié)果表明:三通制件的等效抗彎剛度可以用有限元軟件快速、方便、準確地計算出來,并可提供制件任意部位的應力分布狀態(tài),為優(yōu)化制件結(jié)構(gòu)設計提供理論依據(jù).彎曲破壞實驗的破壞載荷未能真實地反映接頭的最大抗彎破壞承載能力,3個方管的根部應力尚未達到材料的破壞極限.

法蘭接頭三維有限元模型包括法蘭環(huán)、墊片、螺栓、連接殼體和焊縫，考慮了墊片材料受壓時應力應變的非線性關(guān)系。模型為參數(shù)化模型，可以方便地更改各參數(shù)的數(shù)值，以便研究法蘭接頭的幾何尺寸、材料性質(zhì)和載荷大小對法蘭接頭強度與緊密性的影響。研究中考慮了兩個加載過程：螺栓擰緊過程和施加內(nèi)壓過程。研究可以同時分析在螺栓擰緊過程和加壓過程中法蘭接頭的整體性以及在加壓過程中的法蘭接頭的密封性能。研究中，法蘭環(huán)的彎曲、螺栓的彎曲和拉伸及墊片壓應力的不均勻分布都可以模擬；結(jié)構(gòu)尺寸、材料特性、螺栓擰緊程度和法蘭接頭的內(nèi)壓載荷對法蘭接頭的影響都可進行系統(tǒng)地分析。研究可為法蘭接頭的優(yōu)化設計奠定基礎

盾構(gòu)隧道的接頭在整個隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)和穩(wěn)定性方面起著重要的作用,尤其是隧道縱向即管片環(huán)接頭.文章首先通過一些實例介紹隧道由于接頭失效而導致的各類不良現(xiàn)象或潛在危險,再對隧道通常采用的接頭形式、構(gòu)造及適應性進行歸類,進而對不同接頭形式的性能進行分析,并提出接頭設計時的建議.

地鐵施工環(huán)境極其復雜,諸多風險因素發(fā)生并組合后易引發(fā)重大災害事故,但是對所有風險因素及組合同時進行監(jiān)控很難實現(xiàn).文章研究目標是在降低風險因素組合維度的基礎上,指出它們的映射方式.首先從地鐵施工災害事故中找出風險因素組合,即事故的最小割集集合.然后,利用關(guān)聯(lián)規(guī)則apriori算法進行數(shù)據(jù)壓縮,確定頻繁項集.最后通過風險因素出現(xiàn)的頻數(shù)確定其在傳遞過程中的作用,分析出地鐵施工事故的非線性風險因素之間的映射關(guān)系指標.研究成果在實際應用中,降低了風險因素與災害事故之間的維數(shù),并為提高識別精度和節(jié)省控制成本帶來一定的貢獻.

雙向偏壓異形柱構(gòu)件非線性分析方法的研究——基于雙向偏壓作用下鋼筋混凝土異形柱的材料非線性和幾何非線性，通過修正x、y方向的曲率間的關(guān)系，以x方向的曲率和截面形心應變?yōu)榛疚粗?，采用?shù)值積分方法對鋼筋混凝土異形柱構(gòu)件進行非線性全過程分析，得到了...

線性與非線性強度的壩坡穩(wěn)定分析——對某高心墻堆石壩分別利用線性強度指標及非線性強度指標進行了壩坡穩(wěn)定性計算分析，研究了兩種強度指標下壩坡穩(wěn)定性的差異。計算方法分別采用瑞典條分法和簡化畢肖普法。計算結(jié)果表明：非線性強度指標計算得到的壩坡穩(wěn)定安全...

本文首次提出了用鄧肯一張模型和幾何非線性相結(jié)合來研究淺埋隧道新奧法施工引起地面沉陷的非線性有限元方法和理論公式，研制了相應的有限元程序。該法的主要特點是用有限變形來描述淺埋地下洞室開控后洞周地層的運動，同時用能較好模擬土體非線性性態(tài)的鄧肯一張模型來表征地層的特性。這樣，洞周地層的材料特性和運動特性都得到了較好的描述，從而使對地下工程的分析前進了一步。

本文首次提出了用鄧肯一張模型和幾何非線性相結(jié)合來研究淺埋隧道新奧法施工引起地面沉陷的非線性有限元方法和理論公式，研制了相應的有限元程序。該法的主要特點是用有限變形來描述淺埋地下洞室開控后洞周地層的運動，同時用能較好模擬土體非線性性態(tài)的鄧肯一張模型來表征地層的特性。這樣，洞周地層的材料特性和運動特性都得到了較好的描述，從而使對地下工程的分析前進了一步。

吊臂是汽車起重機最重要的工作部件,吊臂的設計直接影響著起重機的起重性能。吊臂結(jié)構(gòu)質(zhì)量一般占整機質(zhì)量的13%~15%,而且隨著大噸位汽車起重機的開發(fā),這一比重會更高。如何