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非对称连拱隧道力学特性数值模拟研究及结构优化
| 论文题名： | 非对称连拱隧道力学特性数值模拟研究及结构优化 |
| 关键词： | 非对称连拱隧道;围岩压力;力学特性;数值模拟;结构优化 |
| 摘要： | 随着我国交通的飞速发展，公路隧道数量逐渐增多，在山区狭窄地带隧道与洞外接线，隧道净距执行规范要求的15m～30m及以上距离非常困难，尤其桥隧相连和城市地下隧道互通工程更是如此。连拱隧道刚好是在接线困难时出现的一种比较特殊的隧道结构型式，而非对称连拱隧道更是特殊条件下的一种特殊结构形式的隧道。本文以国家科技支撑计划课题“城市地下空间开发应用技术集成与示范”为研究背景，以城市地下道路分岔隧道连拱段作为研究对象，对非对称连拱隧道围岩压力计算方法、结构受力特征以及施工力学特征展开一系列研究，主要包括以下内容: 1.基于普氏压力拱理论及非对称连拱隧道结构的特殊性，推导了深埋非对称连拱隧道围岩压力计算公式。基于谢家烋理论及非对称连拱隧道结构的特殊性，推导了浅埋非对称连拱隧道围岩压力的计算公式。同时，通过数值模拟结果与理论计算结果进行对比，验证了推导出的深、浅埋非对称连拱隧道围岩压力计算公式的合理性。 2.采用ANSYS进行数值模拟分析非对称连拱隧道的荷载结构模型，分析不同中隔墙厚度下非对称连拱隧道结构的轴力、弯矩等内力大小及分布情况。 3.采用FLAC3D进行数值模拟分析非对称连拱隧道的地层结构模型，分析了采用不同施工顺序开挖隧道时的位移场及应力场等。 4.从地表沉降值、拱顶沉降值、支护结构典型位置位移及应力、中隔墙典型位置位移及应力和塑性区等方面对比分析中导左右洞法及中导右左洞法两种施工工法，并进行了比选。 5.根据非对称连拱隧道的断面形式特点，建立了基于复合形法的断面优化模型，并对本文所依托课题背景中的分岔隧道连拱段中间截面(中隔墙厚度为3m)作为算例进行优化设计。 |
| 作者： | 聂雄 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 吕勤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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