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作者簡介
目次
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本書為針對大斷面水下盾構隧道主體結構力學特徵開展的研究成果總結，主要內容取材于國家863計劃項目大型跨江海隧道結構力學特徵及整體化設計方法（編號2006AA11Z116）。全書共分7篇。第一篇主要介紹了管片襯砌結構力學體系和分析理論的研究現狀、研究方法和存在的問題；第二篇講述了管片接頭的結構型式、理論分析、數值方法和原型試驗；第三篇講述了管片結構體的力學分析理論和數值方法；第四篇講述了管片結構力學模型試驗的方法和成果；第五篇講述了管片結構原型加載試驗的方法和成果；第六篇講述了管片結構現場試驗的方法和成果；第七篇對前述力學研究方法和結論進行總結，并提出了展望。
作者簡介
何川，1964年6月出生，重慶市人，日本早稻田大學工學博士，現任西南交通大學土木工程學院地下工程系主任、教授、博士生導師。教育部“長江學者”特聘教授、國家傑出青年科學基金獲得者、“新世紀百千萬人才工程”國家級人選、“大型及復雜交通隧道工程”教育部創新團隊學術帶頭人、四川省有突出貢獻的優秀專家、四川省學術和技術帶頭人及詹天佑專項科技獎獲得者。長期在長大交通隧道領域開展基礎與應用性研究工作，先后主持承擔了863計劃、973計劃、國家自然科學基金、國家火炬計劃和國家重點新產品計劃等國家及省部級重大工程研究課題50余項。主要研究方向有：高海拔地區大型交通隧道修建與營運技術；水下隧道及地鐵盾構隧道結構設計理論；長大交通隧道營運防災與節能控制方法等。在學術期刊發表論文150余篇（其中被SCI和EI收錄55篇），獲授權國家專利13項（其中發明專利6項）、國家軟件著作權5項；以第一或第二完成人獲省部級科技進步一等獎4項、二等獎4項，以第一完成人獲國家科技進步二等獎1項。近年來主持開展了多項有關水下盾構隧道的研究課題，包含863計劃“大型跨江海隧道結構力學特徵及整體化設計方法研究”、973計劃“復雜環境作用下地下結構的長期安全性及其預測方法”、國家自然科學基金“大型跨江海盾構法隧道施工期流固耦合問題研究”、國家傑出青年科學基金“長大交通隧道建設與營運關鍵科學問題”以及武漢長江隧道、南京長江隧道、獅子洋隧道、重慶長江排水隧道和滬通鐵路黃浦江隧道等我國多座大型水下盾構隧道的結構關鍵技術課題。
張建剛，1974年10月出生。山東鄆城人，國家一級注冊結構工程師，2008年獲西南交通大學橋樑與隧道工程專業工學博士學位。現為山東農業大學水利土木工程學院力學系講師，主講《隧道工程》和《橋樑結構》等課程，主要研究方向為盾構隧道結構設計理論、結構維修與加固等。在核心期刊發表學術論文12篇，其中EI收錄5篇，編寫教材1部（副主編）。攻讀博士學位期間參研了國家863計劃、國家自然科學基金以及針對武漢長江隧道、南京長江隧道等重大工程的多項科研課題。
蘇宗賢，1980年4月出生，祖籍廣東潮州，2009年獲西南交通大學橋樑與隧道工程專業工學博士學位，現就職于港珠澳大橋管理局，主要從事水下隧道及大橋的工程建設和科研管理工作。已發表學術論文10篇，其中EI收錄4篇。曾獲全國大學生數學建模比賽二等獎、茅以升科技教育基金工程教育學生獎。攻讀博士學位期間參研了國家863計劃、國家自然科學基金以及針對南京長江隧道、獅子洋隧道等重大工程的多項科研課題。
張建剛，1974年10月出生。山東鄆城人，國家一級注冊結構工程師，2008年獲西南交通大學橋樑與隧道工程專業工學博士學位。現為山東農業大學水利土木工程學院力學系講師，主講《隧道工程》和《橋樑結構》等課程，主要研究方向為盾構隧道結構設計理論、結構維修與加固等。在核心期刊發表學術論文12篇，其中EI收錄5篇，編寫教材1部（副主編）。攻讀博士學位期間參研了國家863計劃、國家自然科學基金以及針對武漢長江隧道、南京長江隧道等重大工程的多項科研課題。
蘇宗賢，1980年4月出生，祖籍廣東潮州，2009年獲西南交通大學橋樑與隧道工程專業工學博士學位，現就職于港珠澳大橋管理局，主要從事水下隧道及大橋的工程建設和科研管理工作。已發表學術論文10篇，其中EI收錄4篇。曾獲全國大學生數學建模比賽二等獎、茅以升科技教育基金工程教育學生獎。攻讀博士學位期間參研了國家863計劃、國家自然科學基金以及針對南京長江隧道、獅子洋隧道等重大工程的多項科研課題。
目次
前言
第一章 緒論
第一節 水下盾構隧道
一、國外概況
二、國內現狀與發展趨勢
第二節 盾構隧道襯砌結構體系與分析方法
一、結構體系
二、分析理論
三、研究方法
第三節 需解決的問題及途徑
第四節 研究思路和對象
第二章 管片接頭數值模擬與加載試驗
第一節 接頭連接方式和構造
一、接頭構造
二、接頭連接方式
三、接頭防水
第二節 接頭力學性能數值分析
一、接頭分析模型的發展
二、有限元模型的建立
三、計算結果與分析
四、小結
第三節 管片接頭加載試驗
一、試驗裝置與準備
二、抗彎試驗
三、抗剪試驗
四、螺栓抗拔試驗
五、小結
第三章 管片結構的理論分析與數值模擬
第一節 概述
一、分析方法
二、影響管片襯砌結構內力與變形的因素
第二節 經典梁一彈簧模型
一、概況
二、管片厚度
三、分塊方式
四、拼裝方式
五、小結
第三節 三維殼體結構計算模型
一、計算模型
二、成果分析
三、配筋問題
四、小結
第四節 管片結構三維局部結構施工分析
一、工程現象和分析
二、計算模型的建立
三、主要成果分析
四、局部應力場分布
五、小結
第四章 管片襯砌結構相似模型試驗
第一節 概述
一、模型試驗概況
二、對高水壓問題的認識
第二節 相似模型試驗
一、相似關係
二、相似材料的研制
三、接頭模擬和模型製作
四、試驗裝置和工作原理
五、量測項目
六、試驗分組和試驗步驟
第三節 隧道結構與地層相互作用特徵
一、水壓
二、土壓
三、非均布水壓
四、地層條件
五、小結
第四節 不同水壓下隧道管片襯砌結構分塊方式和拼裝方法
一、分塊方式
二、拼裝方法
三、小結
第五節 施工中壁后注漿缺陷對管片襯砌結構的力學影響
一、試驗概況
二、周邊全注漿與無注漿的試驗結果比較
三、不同部位的注漿缺陷的試驗結果比較
四、小結
第五章 管片襯砌結構原型加載試驗
第一節 試驗裝置及試驗方法
一、試驗裝置及加載原理
二、量測項目
三、試驗準備
第二節 原型組合環管片加載試驗
一、襯砌形式及加載過程
二、試驗內力分析
三、數值內力分析
四、位移分析
五、接縫張開
六、小結
第三節 原型單環管片加載試驗
一、襯砌形式及加載過程
二、試驗內力分析
三、數值內力分析
四、位移分析
五、接縫張開
六、小結
第四節 破壞特徵分析
一、錯縫拼裝
二、通縫拼裝
三、小結
第六章 管片襯砌結構現場試驗
第一節 概述
一、工程地質概況
二、試驗斷面
第二節 現場試驗設備和量測項目
第三節 現場試驗設備安裝與測試
一、設備的安裝
二、數據采集與處理
第四節 現場試驗結果分析
一、地中位移分析
二、地層孔隙水壓力分析
三、地層土壓力分析
四、整環結構彎矩分析
五、整環結構軸力分析
六、隧道縱向應力變化規律分析
七、小結
參考文獻
第一章 緒論
第一節 水下盾構隧道
一、國外概況
二、國內現狀與發展趨勢
第二節 盾構隧道襯砌結構體系與分析方法
一、結構體系
二、分析理論
三、研究方法
第三節 需解決的問題及途徑
第四節 研究思路和對象
第二章 管片接頭數值模擬與加載試驗
第一節 接頭連接方式和構造
一、接頭構造
二、接頭連接方式
三、接頭防水
第二節 接頭力學性能數值分析
一、接頭分析模型的發展
二、有限元模型的建立
三、計算結果與分析
四、小結
第三節 管片接頭加載試驗
一、試驗裝置與準備
二、抗彎試驗
三、抗剪試驗
四、螺栓抗拔試驗
五、小結
第三章 管片結構的理論分析與數值模擬
第一節 概述
一、分析方法
二、影響管片襯砌結構內力與變形的因素
第二節 經典梁一彈簧模型
一、概況
二、管片厚度
三、分塊方式
四、拼裝方式
五、小結
第三節 三維殼體結構計算模型
一、計算模型
二、成果分析
三、配筋問題
四、小結
第四節 管片結構三維局部結構施工分析
一、工程現象和分析
二、計算模型的建立
三、主要成果分析
四、局部應力場分布
五、小結
第四章 管片襯砌結構相似模型試驗
第一節 概述
一、模型試驗概況
二、對高水壓問題的認識
第二節 相似模型試驗
一、相似關係
二、相似材料的研制
三、接頭模擬和模型製作
四、試驗裝置和工作原理
五、量測項目
六、試驗分組和試驗步驟
第三節 隧道結構與地層相互作用特徵
一、水壓
二、土壓
三、非均布水壓
四、地層條件
五、小結
第四節 不同水壓下隧道管片襯砌結構分塊方式和拼裝方法
一、分塊方式
二、拼裝方法
三、小結
第五節 施工中壁后注漿缺陷對管片襯砌結構的力學影響
一、試驗概況
二、周邊全注漿與無注漿的試驗結果比較
三、不同部位的注漿缺陷的試驗結果比較
四、小結
第五章 管片襯砌結構原型加載試驗
第一節 試驗裝置及試驗方法
一、試驗裝置及加載原理
二、量測項目
三、試驗準備
第二節 原型組合環管片加載試驗
一、襯砌形式及加載過程
二、試驗內力分析
三、數值內力分析
四、位移分析
五、接縫張開
六、小結
第三節 原型單環管片加載試驗
一、襯砌形式及加載過程
二、試驗內力分析
三、數值內力分析
四、位移分析
五、接縫張開
六、小結
第四節 破壞特徵分析
一、錯縫拼裝
二、通縫拼裝
三、小結
第六章 管片襯砌結構現場試驗
第一節 概述
一、工程地質概況
二、試驗斷面
第二節 現場試驗設備和量測項目
第三節 現場試驗設備安裝與測試
一、設備的安裝
二、數據采集與處理
第四節 現場試驗結果分析
一、地中位移分析
二、地層孔隙水壓力分析
三、地層土壓力分析
四、整環結構彎矩分析
五、整環結構軸力分析
六、隧道縱向應力變化規律分析
七、小結
參考文獻
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