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多源载荷作用下隧道衬砌结构安全性分析与控制研究
| 论文题名： | 多源载荷作用下隧道衬砌结构安全性分析与控制研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;衬砌结构;隧道病害;病害整治 |
| 摘要： | 铁路隧道作为铁路线上的重要设施，在改善线形，缩短里程等方面起着重要作用。但随着隧道的服役时间增长，由于设计、施工缺陷以及外部环境作用，隧道衬砌出现不同程度的缺陷和病害，影响结构的承载力，严重威胁行车的安全。在铁路隧道运营阶段，列车振动作用是导致衬砌病害的一个重要因素。本文依托某铁路隧道工程，采用现场检测与数值模拟相结合的方法，进行静载荷和动载荷作用下隧道衬砌结构的安全性及衬砌结构安全控制对策的研究，旨在保障行车安全，并延长隧道的使用寿命。 本研究主要内容包括：⑴系统归纳总结了铁路运营隧道的常见病害类型，对其形成机理与危害进行了综合分析。结合某铁路隧道工程，采用读数显微镜、激光断面仪、地质雷达等对衬砌结构的缺陷和病害进行了检测，同时根据相应的规范对衬砌结构的安全等级进行了评定，结果为A1级（严重），需要对隧道结构进行加固处理。也为后面数值模拟研究提供了基础资料。⑵从隧道结构计算理论出发，针对荷载—结构模型的不足，选取某铁路隧道的典型断面，采用地层—结构模型建立了静载荷作用下隧道结构—围岩相互作用的平面有限元模型。根据衬砌弯矩和轴力，运用破损阶段法计算衬砌单元截面的安全系数，判断衬砌结构的安全性。结果满足规范的要求。⑶采用动力有限元法，运用ANSYS软件建立了某铁路隧道浅埋段，受多动载荷作用断面的动力有限元模型，采用人工激振函数模拟列车荷载，分别模拟了列车和汽车动载荷单独作用，共同作用下衬砌结构的响应。研究结果表明:列车振动荷载影响最大的位置为仰拱，边墙次之，拱顶较小。而汽车荷载作用下，对拱顶部位影响较大。列车和汽车荷载共同作用下，拱底和拱顶均出现了较大拉应力。⑷从振动的控制和衬砌结构病害的整治两方面，结合某铁路隧道提出了运营隧道衬砌结构安全控制对策。 |
| 作者： | 颜勇 |
| 专业： | 安全管理工程 |
| 导师： | 刘敦文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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