近海沉管隧道节段接头剪力键受力特性及影响因素分析

发布时间：2020-04-15 14:02

【摘要】：随着沿海经济、湾区经济的快速发展,交通事业得到了快速推进,我国相继修建了许多大型的水下隧道。沉管隧道是水下长距离隧道的常见形式之一,沉管隧道具有空间利用率高对航运影响小等优点。节段式沉管隧道可以更好的适应地基的不均匀沉降。沉管接头作用类似于“关节”使得沉管隧道适应地基不均匀沉降的同时隧道衬砌不产生巨大的结构内力,同时沉管接头又是沉管隧道最脆弱的部分,其力学性能的好坏直接影响隧道的结构安全和防水。沉管接头分为节段接头和管节接头,国内外对管节接头的研究比较多,但对节段接头的研究比较少,剪力键是节段接头的重要构件。本文利用模型试验和数值分析对节段接头剪力键的力学特性和剪力键力学特性的影响因素进行了研究,主要工作内容和结果:1、以港珠澳沉管隧道为依托,对节段接头剪力键的力学特性进行研究。根据相似原理确定了剪力键弯曲模型试验方案,并对节段模型进行了相应简化,选用数字图像相关方法(DIC)作为试验测量手段。模型试验结果表明:剪力键在弯曲工况下,剪力键拐角处存在最大主应变集中、剪力键端角存在最小主应变集中,剪力键原型设计存在结构优化的空间。2、利用数值分析软件ABAQUS,对模型试验进行了分析,以模型试验测试结果为目标校正了有限元模型位移边界条件、应力边界条件,接触面的力学模型。3、在模型试验有限元分析的基础上,对剪力键伸出长度、圆弧倒角、折线倒角等影响剪力键应力分布的众多因素进行单因素分析,研究结果表明:增加剪力键伸出长度可以改善拐角处、端角处混凝土的受力状态,圆弧端角比折线端角可以更好地改善剪力键端角处混凝土的受力状态。4、在对剪力键伸出长度、圆弧倒角、折线倒角敏感性分析的基础上,利用数值分析对剪力键结构进行了优化。结果表明,增加剪力键伸出长度、采用圆弧端角,可以改善剪力键拐角处和端角处混凝土的受力环境。
【图文】：

节段接头横截面

节段示意图
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U459.5

【参考文献】

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本文编号：2628633