【摘 要】
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近年来,地铁在国内外迅速发展,我国有越来越多的城市也开始准备修建地铁。地铁作为城市交通的重要组成部分,其结构设计的安全性至关重要。国内外学者针对地铁盾构隧道进行了大量研究,然而在纵向分析时,考虑轴力与弯矩共同作用的理论研究仍有空白,亟需填补。本文在纵向等效刚度梁模型和纵向非线性等效刚度梁模型的基础上,深入研究了盾构隧道纵向在轴力与弯矩共同作用下的力学性能,取得的主要成果如下:（1）推导了盾构隧道张
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近年来,地铁在国内外迅速发展,我国有越来越多的城市也开始准备修建地铁。地铁作为城市交通的重要组成部分,其结构设计的安全性至关重要。国内外学者针对地铁盾构隧道进行了大量研究,然而在纵向分析时,考虑轴力与弯矩共同作用的理论研究仍有空白,亟需填补。本文在纵向等效刚度梁模型和纵向非线性等效刚度梁模型的基础上,深入研究了盾构隧道纵向在轴力与弯矩共同作用下的力学性能,取得的主要成果如下:（1）推导了盾构隧道张开量的表达式;根据盾构隧道管片纵向受力与弯矩将其分为3种主要模式;证明了纵向等效刚度梁模型为纵向非线性等效刚度梁模型在=0处的特例;使用轴力弯矩比对三种模式进行划分,完善了该模型。（2）提出了一种解决超越方程的方法,该方法避免了迭代所需的大量计算,同时有着很高的精度。结合python语言编写了纵向非线性等效刚度梁模型的中性轴角度、纵向等效弯曲刚度及其有效率、纵向等效拉压刚度、张开量等力学性能相关参数的计算程序,并对其进行了分析。（3）使用有限元软件对模型的部分假定和模型特点进行了分析;讨论了建模计算时管片环数对数值结果的影响,提出了可消除环数对结果误差的处理方法,降低了计算成本,提高了计算效率;验证了理论模型的正确性。（4）研究分析了盾构隧道管片和螺栓各参数变化对力学性能相关参数曲线的影响规律;给出了不用解超越方程也能得出极为精确的拟合解。（5）在有限元软件中进行了地震实例分析,得出了轴力弯矩与张开量的变化曲线;与纵向非线性等效刚度梁模型理论解进行了对比分析,验证了理论解的正确性。
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