《大断面矩形盾构法隧道设计研究与实践》对国内首次实践的大断面矩形盾构法隧道的设计研究与工程实践进行了分析与总结。全书共分为6章,第1章主要论述矩形盾构法隧道对城市发展的意义、矩形盾构法隧道的发展史、受力特点、国内外的研究现状;第2章主要介绍复合管片的抗弯试验及数值计算,总结了复合管片的受力特点;第3章主要介绍矩形盾构法隧道所采用的高承载力管片接头的力学性能试验,总结了接头的受力特点,并采用了有限元数值分析方法对管片接头的力学特性进行了模拟;第4章主要介绍了复合管片衬砌环的整环试验,并进行了数值模拟,总结了复合管片衬砌的破坏过程;第5章主要介绍了矩形盾构法隧道的具体设计方法,衬砌外形优化方法,分析了侧压力系数、地层抗力系数对衬砌受力的影响;第6章介绍了矩形盾构法隧道的两个工程应用案例及现场的监测数据。
《大断面矩形盾构法隧道设计研究与实践》可供从事地下结构的工程设计人员、研究人员参考使用。
本书以上海市国有资产监督管理委员会2013年度企业技术创新和能级提升项目《大断面矩形盾构法隧道施工设备及设计施工关键技术研究(2013010)》的研究成果为基础,全面客观地对国内首次实践的大断面矩形盾构法隧道的设计、试验、工程实践进行了分析和总结。回顾四年的研发之路,有成功也有失败,但课题组全体成员始终坚持到底,并为之不懈地努力,终于成功地将该项技术应用于上海两条地下通道的建设。
全书共分为6章,第1章主要介绍了矩形盾构法隧道对城市的发展意义、其自身的发展历史、理论及试验研究。通过对比同等截面的双圆、单圆、矩形盾构法隧道的内力,得出了矩形盾构法隧道受力的主要特点。第2章主要介绍了复合管片的受力特点,并开展了单体管片的试验研究,对复合管片的不同结构形式进行了对比试验。采用有限元计算数值模型对管片的力学性能进行了模拟分析,总结了复合管片的受力特点。第3章介绍了所采用高承载力管片接头的力学性能试验,论述了矩形盾构法隧道的接头受力特点,并采用了有限元分析方法对管片接头的力学特性进行了数值模拟。第4章介绍了复合管片衬砌环的整环试验,对试验过程及结果进行了描述。并将整环试验结果与理论计算结果进行了对比分析,总结了复合管片衬砌的破坏过程。第5章提出了矩形盾构法隧道的具体设计方法,主要论述了衬砌的外形优化方法,分析了侧压力系数、地层抗力系数对衬砌受力的影响。对矩形盾构法隧道的荷载、计算原则、注浆荷载的计算进行了论述。第6章介绍了矩形盾构法隧道的工程应用案例,并在现场对衬砌结构的力学性能进行了全面监测并与原始设计进行了比较,实现了设计数据、数值模拟数据、实验室测试数据、现场测试数据的对比。
本课题在研究过程中,得到了社会各界的帮助与支持。感谢上海市国有资产监督管理委员会对研究课题提供经费资助。感谢原上海建工集团股份有限公司的吴欣之副总工程师,正是吴总的大力推进,才使我们的团队走向成功,吴总的工作精神时刻激励着我们。感谢上海机械施工集团有限公司的过浩侃、罗鑫、姜小强、滕延锋、林济、朱德坤,正是你们精心的施工,才使我们的研究成果得以成功实施。本研究的结构试验都是在同济大学试验室中完成的,感谢同济大学的柳献、蒋首超老师为试验付出的辛勤劳动,一并感谢刘鑫、梁霄、黄晓冬、王康任、林唯春、刘仁勇、文见、范洁敏等同学。感谢江阴市长禾特钢制品有限公司的张朱、龚元、王刚为提高管片的制作精度所做出的不懈努力。感谢上海建工集团的吴小建、冯为民、张耀生为试验工程的筹划及提高管片浇注质量所提供的帮助。真诚感谢上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司的俞明健总工程师对本项目的策划与指导。感谢本研究团队的温竹茵、薛勇、范益群、由广明等为本项目的辛勤付出。感谢多位参加该项目评审的专家与学者、感谢所有关心该项目的人。在各章的研究背景介绍中,参考了有关单位和学者的技术资料,都一一作了备注,在此表示感谢。
由于作者水平有限,书中难免出现差错、纰漏,有些提法也有待商榷,恳请专家和读者不吝赐教。
孙巍,国家一级注册结构工程师,教授级高级工程师,现任上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司副总工程师。国务院特殊津贴专家、上海市领军人才、上海市优秀技术带头人。从事地下工程结构设计研究三十余年,参加国内二十多个城市近百项地铁、地下道路、地下空间工程设计,担任了上海外滩通道、东西通道、北横通道等一批重大项目设计技术负责人,主持完成了5项上海市科委和国资委科研项目,获得18项国家和地方优秀设计奖、6项华夏建设和上海科技进步奖,主持研发与建成国内首条大型矩形盾构隧道,发表了《明挖法对既有大直径盾构隧道影响保护的理论与实践》专著。
官林星,高级工程师,现就职于上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司。2010年获早稻田大学工学博士学位,2012年当选上海市青年科技启明星。主要从事盾构法隧道方向的设计与研究等工作,作为项目负责人或主要成员承担了多项上海市科委与国资委科研任务。在学术期刊发表论文15篇,获国家授权专利9项。2012年翻译出版了《盾构法隧道管片设计》一书。曾获教育部科技进步二等奖、上海科技进步二等奖、上海市勘察优秀工程设计奖等奖项。
第1章 绪论
1.1 矩形隧道对城市发展的意义
1.2 矩形盾构法隧道的发展
1.3 矩形盾构法隧道的理论与试验研究
1.4 矩形盾构法隧道受力初认识
1.5 本书的主要组成
参考文献
第2章 复合管片的力学性能
2.1 引言
2.2 试验研究
2.2.1 试验概况
2.2.2 试验目的
2.2.3 试验方法
2.2.4 试验场地及加载系统
2.2.5 试件制作
2.2.6 测量内容与测量点布置
2.2.7 试验现象和试验结果
2.2.8 试验结果分析
2.3 数值分析
2.3.1 有限元分析模型建立
2.3.2 试验结果与有限元结果对比
2.3.3 抗弯刚度
2.4 小结.
参考文献
第3章 管片接头的力学性能
3.1 引言
3.2 复合管片接头抗弯性能试验研究
3.2.1 试验目的
3.2.2 试验概况
3.2.3 试件制作
3.2.4 试验方法与工况
3.2.5 试验场地及加载系统
3.2.6 测量内容与测量点布置
3.3 复合管片接头抗剪性能试验研究
3.3.1 试验目的
3.3.2 试件尺寸
3.3.3 试件制作
3.3.4 试验方法与工况
3.3.5 试验场地及加载系统
3.3.6 测量内容与测量点布置
3.4 复合管片接头抗剪性能试验结果
3.4.1 接头抗剪试验现象
3.4.2 接头错动量
3.4.3 螺栓应变
3.5 数值分析
3.5.1 有限元模型简介
3.5.2 材料参数
3.5.3 约束条件、网格划分情况
3.5.4 荷载设置
3.5.5 7-2-1工况有限元计算结果分析
3.5.6 7-6-1工况有限元计算结果分析
3.5.7 有限元分析总结
参考文献
第4章 复合衬砌的力学性能
第5章 衬砌结构的设计方法
第6章 工程应用与现场监测
专利申明