Finite Element Simulation of shield tunneling

盾构掘进有限元模拟

• 批准号: 5383577
• 负责人: Professor Dr. Günther Meschke
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Statik und Dynamik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2001-12-31 至 2007-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5383577?language=en
• 关键词: Finite; Element; Simulation; shield; tunneling

Für zuverlässige Prognosen der im Zuge maschinell aufgefahrener Tunnel zu erwartenden oberflächlichen Setzungen und für computergestützte Vortriebssteuerungen von Schildmaschinen im Rahmen eines integrierten Prozessleitsystems ist ein dreidimensionales Simulationsmodell ein unverzichtbares Hilfsmittel. Wegen der hohen Anforderungen an ein numerisches Modell für Schildvortriebe beschränken sich die publizierten Finite Elemente (FE-) Analysen mit wenigen Ausnahmen auf 2D-Analysen bzw. sind mit starken Idealisierungen verbunden. Ein hinreichend wirklichkeitsnahes Simulationsmodell für den Schildvortrieb von Tunneln muss sowohl die relativ komplizierten dreidimensionalen Wechselwirkungen zwischen der Schildmaschine und dem Boden an der Ortsbrust sowie entlang des Schildmantels erfassen als auch Aussagen über die aus den Stützkräften auf die Tübbinge wirkenden Beanspruchungen sowie die Wirkung der Ringspaltverpressung auf den Boden bzw. auf den Tübbingausbau gewährleisten. Im gegenständlichen Teilprojekt soll ein dreidimensionales Finite Elemente Modell für den Schildvortrieb im Lockergestein entwickelt werden, das die verfahrenstechnischen Grundlagen für wirklichkeitsnahe numerische Simulationen des Vortriebsprozesses liefert und Einblicke in die zahlreichen Wechselwirkungsprozesse zwischen den beteiligten Einzelkomponenten (Schild, Boden, Ringspaltverpressung, Ausbau) ermöglichen soll. Hauptaugenmerk wird dabei auf Flüssigkeits- und Erddruckschilde gelegt. Es umfasst die folgenden Teilaspekte: · FE-Modell der Schildmaschine, der Stahlbetontübbinge und des umgebenden teil- bzw. vollgesättigten Bodens einschließlich der Kontaktzone zwischen Schild und Boden, · FE-Strategie zur Modellierung des kontinuierlichen Ausbruchs an der Ortsbrust, der Ringspaltverpressung und des Ringbaus der Tübbingröhre. In der ersten Antragsphase werden ausschließlich Tunnelvortriebe in bindigen Böden berücksichtigt. Weiters wird das Modell zunächst für Flüssigkeitsschilde aufbereitet. In einer zweiten Bearbeitungsphase soll das Modell für nichtbindige Böden sowie für Erddruckschilde erweitert werden.

Für zuverläsPrognosen der im Zuge maschinell aufgefaedier Tunnel zu erwartenden oberflächlichen Setzungen und für computergestützte Vortriebssteuerungen von Schildmaschinen im Rahmen eines integrierten Prozessleitsystems ist ein dreidimensionales Simulationsmodell ein unverzichtbares Hilfsmittel.本文提出了一种适用于Schildvortriebe的数值计算模型，该模型可以通过二维有限元分析来实现。是一个非常理想化的理论。一个新的隧道掘进机的仿真模型必须具有相对复杂的三维空间，将掘进机和隧道之间的隧道壁面相互转换，从而使隧道掘进机的掘进机也可以从隧道壁面上的结构上进行压缩，从而使隧道壁面上的环隙压缩。在图宾格建筑上。在韦尔登的Schildvortrieb三维有限元模型中，建立了一种用于数值模拟不同结构（Schild、博登、Ringspaltverpressung、Ausbau）的涡过程的基本方法。最后一步将在Flüssigkeits和Erddruckschilde gelegt上进行。最重要的是对轮胎的理解：·用于儿童机械、钢结构和轮胎的有限元模型。对Schild和博登压缩区的压缩模型进行了分析，并对奥茨布鲁斯特压缩区、环形活塞压缩区和蒂宾根环形包进行了有限元模拟。 在第一个故事中，韦尔登在bindigen Böden berücksichtigt中也有隧道。Weiters wird das Modell zunächst für Flüssigkeitsschilde aufbeaut. In einer zweiten Bearbeitungsase soll das Modell für nichtbindige Böden sowie für Erddruckschilde erweitert韦尔登.