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运营公路隧道衬砌钢带加固数值模型研究
| 论文题名： | 运营公路隧道衬砌钢带加固数值模型研究 |
| 关键词： | 公路隧道;衬砌结构;病害整治;钢带加固 |
| 摘要： | 随着我国交通建设的发展，隧道的建设也取得了丰硕的成果。由于使用年限的增加，越来越多的运营隧道开始出现病害，隧道的维护加固渐渐受到重视。本文主要研究了在隧道衬砌欠厚情况采用钢带加固法的数值模型。建立合理计算模型，通过数值模拟的方法研究其加固机理及加固参数。 本研究主要内容包括：⑴基于地层—结构法理论建立隧道衬砌结构欠厚的钢带加固计算模型，以具体的工程实例为背景，利用有限元软件ABAQUS开展数值模拟研究。结果表明，进行钢带加固之后，衬砌结构的内力和变形有所减小，塑性区范围减小，由贯通发生分离，表明钢带加固法能够提高结构的安全性，有效控制结构的变形。⑵基于工程实例，在衬砌设计厚度为40cm，但实际厚度为25cm的情况下进行钢带加固时，通过数值模拟分析，以塑性区为评价标准研究钢带厚度、钢带宽度和纵向间距对加固效果的影响。结果表明：钢带在不同厚度下的加固效果变化明显。当钢带宽度取0.4m，间距取1.0m，厚度分别为3mm，4mm，5mm，6mm，7mm和8mm时，随着钢带厚度的增加，衬砌结构的塑性区逐渐减小。当钢带的厚度为3mm时，结构的塑性区较大且发生贯通，而当加固厚度增大到8mm时，结构的塑性区由贯通发生“分离”，钢带与衬砌形成的整体结构基本能够保持稳定状态；钢带在不同宽度下的加固效果变化明显。当钢带厚度取6mm，间距取1.2m，宽度分别为20cm，30cm，40m和50cm时，随着钢带宽度的增加，衬砌结构的塑性区逐渐减小。当钢带的宽度为20cm时，结构的塑性区较大并发生贯穿;当钢带宽度增大到50cm时，加固范围内的塑性区不再贯穿，开始出现“分离”，钢带与衬砌形成的整体结构基本能够保持稳定状态；钢带间距不同加固效果变化明显。当钢带宽度取0.4m，厚度取6mm，间距分别为0.8m，1.0m，1.2m和1.4m时，随着钢带间距的减小，钢带间的塑性区越来越小。当间距减小到0.8m时，衬砌结构的塑性区不再贯穿，说明此时两钢带间的衬砌结构处于安全稳定状态。⑶以衬砌结构拱顶竖向位移为标准，利用正交原理对钢带的三个参数:纵向间距、宽度和厚度进行敏感性分析。结果表明，钢带的厚度对衬砌的拱顶位移影响最大，纵向间距影响最小。在本隧道模型加固中改变钢带厚度对加固效果的影响更为明显，然后是钢带的宽度，钢带纵向间距的改变对加固效果的影响较弱。 |
| 作者： | 龚君康 |
| 专业： | 力学；工程力学 |
| 导师： | 郑佳艳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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