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隧道裂损衬砌结构承载性能与评价方法研究
| 论文题名： | 隧道裂损衬砌结构承载性能与评价方法研究 |
| 关键词： | 公路隧道;衬砌结构;开裂病害;承载性能;安全性评价 |
| 摘要： | 中国目前已建成的公路隧道已出现了诸多病害，这些病害严重影响着隧道的运营安全，其中以隧道衬砌开裂最为常见和严重，而现行《公路隧道养护技术规范》仅有基于结构状态描述的技术状况评价方法，还没有基于承载力分析衬砌结构安全性的评价方法，所以研究裂缝对衬砌结构承载性能的影响及其安全性的评价方法尤为重要和必要。本文针对纵向裂缝对衬砌结构承载性能的影响展开研究，对裂缝的不同部位、不同深度进行组合，总共分析了1656种工况。建立了衬砌承载性能衰减率和结构安全性衰减率两个概念，并通过对1656种工况的计算建立了基于承载力分析带裂缝隧道衬砌结构安全性评价标准，对318种工况进行了安全性评价。 本论文的主要成果有: 1、对衬砌开裂病害的成因及其类型进行分析后，选择危险性最大的纵向裂缝及其深度进行研究，裂缝产生的部位选择拱顶、拱腰、边墙; 2、对断裂力学理论的基本原理进行分析后，选择最大周向拉应力破坏准则作为模型的开裂准则，采用扩展有限元法建立衬砌开裂数值计算模型; 3、定义了承载性能衰减率，针对公路隧道纵向裂缝，当裂缝以不同深度出现在任一单独部位，以及当裂缝以不同深度和部位进行组合的不同情况进行了数值模拟。建立了各工况下，衬砌承载性能的衰减率数据库，得到衬砌承载力衰减率的演变规律; 4、定义了安全系数衰减率，建立带裂缝衬砌结构安全性评价方法，并对每个安全等级的处治措施进行了说明，以此构建了衬砌安全性评价标准; 5、计算单一裂缝下，各工况的安全系数衰减率，对照建立的衬砌安全性评价标准给出了相应的安全等级、类别和处治措施。对于组合裂缝，结合单一裂缝的衬砌安全等级以及相关工程资料和工程经验分析，总结出相应的安全等级、类别和处治措施; 6、应用VB语言开发了“隧道裂损衬砌结构承载性能与安全评价管理系统”，该系统可对隧道衬砌出现的裂缝组合进行基于承载力的结构安全性评价。 本文所建立的基于承载力的隧道衬砌结构安全性评价标准，弥补了目前隧道结构评价中没有基于力学分析的评价方法的空白，对于隧道行业建立基于严格力学分析的结构安全性评价方法作了有益的探索和尝试。 |
| 作者： | 李洪建 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 林志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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