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公路隧道装配式仰拱接头及结构受力特性研究
| 论文题名： | 公路隧道装配式仰拱接头及结构受力特性研究 |
| 关键词： | 山岭公路隧道;装配式仰拱;受力特性;拼装工艺;优化设计 |
| 摘要： | 近年来，预制装配技术在我国地下工程建设中得到迅猛发展，有着改善施工期作业环境、提高施工质量和效率等诸多优点，但目前山岭隧道仰拱仍采用现浇施工，不仅工序复杂，效率低，且易发生开裂、上鼓和翻浆冒泥等病害，因此仰拱是未来隧道装配式发展的重点。本文采用室内试验和数值计算等研究方法，依托甘肃省某公路隧道工程，对山岭公路隧道装配式仰拱接头及结构力学特性进行系统研究，论文主要研究内容和成果如下： （1）对采用直螺栓、弯螺栓连接的装配式仰拱接头进行压弯试验，系统地研究了在不同的轴力、弯矩组合作用下装配式仰拱接头侧面混凝土表面应变、接头张开量、转角等变化规律；获得弯螺栓和直螺栓在不同荷载组合下抗弯刚度变化规律，建立装配式仰拱接头抗弯刚度经验公式；通过对其进行破坏试验，得到不同形式装配式仰拱接头受弯破坏特征，具体表现为施力侧接缝受压产生裂缝，随后裂缝斜向发展并贯通，最终接头混凝土发生受压破坏，螺栓变形量较小。 （2）运用大型有限元软件ANSYS，建立装配式仰拱接头的三维精细化有限元模型，模拟装配式仰拱接头连接形式及螺栓接触状态，研究不同轴力、弯矩组合作用下装配式仰拱接头转角、位移、螺栓和混凝土应力以及接触压力发展规律；对接头的抗弯刚度进行了对比分析，总结出接头在轴力、弯矩荷载作用下抗弯刚度变化规律，对装配式仰拱接头力学试验结果进行验证和补充。 （3）建立围岩-隧道三维耦合有限元模型，研究装配式仰拱在围岩荷载作用下的受力和变形特征；探讨了装配式仰拱结构对整体预制结构的折减作用，得到整体预制仰拱接头刚度折减系数为0.7；对比分析了螺栓预紧力对衬砌位移和应力等典型指标的影响，得到螺栓预紧力可以有效增强结构稳定性的结论。 （4）在盾构隧道管片拼装工艺的基础上，根据现场施工情况，提出对公路隧道预制装配式仰拱可行性的拼装施工建议，结合山岭公路隧道现场施工实际情况，明确装配式仰拱块吊装、定位、安装等施工工艺，并开展工程示范，为公路隧道预制装配式衬砌结构发展提供了施工设计基础。 |
| 作者： | 雷雅婷 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 王迎超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国矿业大学(江苏) |
| 学位年度： | 2022 |
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