富水砂层地铁盾构隧道衬砌结构力学性能研究

该书以南昌地铁1、3号线为工程背景，对富水砂层地铁盾构隧道衬砌管片结构性能展开研究。首先，介绍了南昌工程地质及水文地质条件、部分运营地铁盾构隧道管片服役状态；其次，基于整环足尺模型试验，分析获取了顶部超载、侧向卸载和卸载后加固三种典型工况下衬砌结构变形破坏行为规律及承载力演化特征；然后，通过三维有限元数值仿真，研究了复杂工况下管片衬砌结构变形破坏机理与极限承载力特征，为预测其他不同工况下盾构隧道衬砌管片的力学性能提供技术支持。该书研究内容详实，论证充分，所获成果提升了富水砂层地铁盾构隧道衬砌结构力学性能认识水平，对今后类似工程具有重要的理论借鉴和工程应用价值。

第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 盾构隧道衬砌管片结构受力计算模型研究
1.2.2 盾构隧道衬砌管片结构性能试验研究
1.2.3 盾构隧道衬砌管片结构性能数值模拟研究
1.2.4 存在的主要问题
1.3 主要内容
第2章 工程概况
2.1 南昌地铁概况
2.2 工程地质条件
2.2.1 地理位置及地貌
2.2.2 地层结构及特征
2.3 水文地质条件
2.3.1 地下水类型
2.3.2 地下水补给
2.3.3 地下水径流
2.3.4 地下水排泄
2.4 本章小结
第3章 盾构隧道衬砌管片结构性能足尺试验
3.1 试验盾构管片环选取
3.2 足尺试验监测方案
3.2.1 监测内容
3.2.2 测点布置技术要求
3.2.3 监测要求
3.2.4 衬砌管片环变形监测
3.2.5 应变监测
3.2.6 应力监测
3.3 足尺试验准备工作
3.3.1 混凝土浇筑养护
3.3.2 试验前准备
3.3.3 管片防水材料粘贴
3.3.4 三环管片拼装
3.4 足尺试验加载方案
3.4.1 试验设备
3.4.2 试验加载方案
3.4.3 试验工况设计
3.5 本章小节
第4章 超载工况下盾构隧道衬砌管片结构性能试验研究
4.1 衬砌管片结构变形试验结果分析
4.1.1 管片环变形试验
4.1.2 错台量试验
4.1.3 接缝张开量试验
4.2 应力应变试验结果分析
4.2.1 钢筋应力应变
4.2.2 混凝土应变
4.2.3 弯螺栓应变
4.3 混凝土裂缝规律分析
4.3.1 全过程影像记录
4.3.2 管片裂缝观测
4.4 本章小结
第5章 卸载工况下盾构隧道衬砌管片结构性能试验研究
5.1 管片结构变形试验结果分析
5.1.1 管片环变形试验
5.1.2 错台量试验
5.1.3 接缝张开量试验
5.2 应力、应变试验结果分析
5.2.1 钢筋应力应变
5.2.2 混凝土应变
5.2.3 弯螺栓应变
5.3 混凝土裂缝规律分析
5.3.1 全过程影像记录
5.3.2 管片裂缝观测
5.4 本章小结
第6章 卸载后加固盾构隧道衬砌管片结构性能研究
6.1 管片结构变形试验结果分析
6.1.1 管片环变形试验
6.1.2 错台量监测
6.1.3 接缝张开量监测
6.2 应力应变试验结果分析
6.2.1 钢筋应力应变
6.2.2 混凝土应变
6.2.3 弯螺栓应变
6.3 混凝土裂缝规律分析
6.3.1 全过程影像记录
6.3.2 管片裂缝观测
6.4 本章小结
第7章 基于混凝土损伤模型的管片环极限状态研究
7.1 盾构管片精细化模型数值实现
1.1.1 几何参数
7.1.2 材料本构及参数
7.1.3 网格划分和约束条件
7.1.4 模型计算工况
7.2 顶部超载工况计算结果及分析
7.2.1 顶部超载工况加载过程
7.2.2 结构变形分析
7.2.3 管片接缝分析
7.2.4 连接螺栓分析
7.2.5 混凝土损伤分析
7.2.6 破坏机理分析
7.3 侧向卸载工况计算结果及分析
7.3.1 侧向卸载工况加载过程
7.3.2 结构变形分析
7.3.3 管片接缝分析
7.3.4 连接螺栓分析
7.3.5 混凝土损伤分析
7.3.6 破坏机理分析
7.4 本章小结
第8章 吊出井区域衬砌管片结构力学性能研究
8.1 吊出井区域施工工况
8.2 数值模型
8.2.1 几何参数
8.2.2 边界条件
8.2.3 本构模型
8.2.4 计算参数
8.3 数值分析计算工况
8.3.1 管片拼装
8.3.2 吊出井回填模拟
8.3.3 数值分析过程
8.4 衬砌管片结构性能模拟结果分析
8.4.1 吊出井内土体应力分析
8.4.2 收敛值分析
8.4.3 塑性区分析
8.4.4 优选主应力分析
8.4.5 接触面应力分析
8.4.6 原因分析
8.5 本章小结
第9章 结论与展望
9.1 研究结论
9.2 展望
参考文献