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原文传递寒区隧道结构损伤与可靠度研究

论文题名：	寒区隧道结构损伤与可靠度研究
关键词：	可靠度;寒区隧道;衬砌结构损伤;冻胀作用
摘要：	在寒区修建隧道遇到最关键的问题就是冻土围岩的冻胀问题。冻土围岩在冬季会产生冻胀力。而在暖季由于冻胀而产生的变形只能恢复一部分,也就是说残余变形对衬砌结构的作用依然存在。因为冻土每年均会冻融,因此对衬砌的冻胀作用是每年都会增加的,相当于累积效应。据此可知衬砌在运营期间是存在很大的安全隐患的。本文就寒区隧道结构由于冻胀而产生的损伤作了详细的介绍,并且在损伤已知的情况下就隧道衬砌结构的安全可靠问题作了进一步的探讨。本文在具体进行隧道衬砌结构可靠度分析时,是以昆仑山隧道工程实际为背景的。下面就本文所研究的一些工作做简要阐述: 　　 (1)就寒区隧道由于冻胀而产生的衬砌结构损伤一一作了介绍,对损伤的具体表现形式以及损伤的机理都作了充分的说明,对如何防止衬砌损伤的进一步发展有实际的指导意义。　　 (2)任何结构的破坏形式都是与材料的性能密切相关的,衬砌结构损伤的过程实际上是衬砌受冻胀力作用后残余变形的积累作用、宏观裂缝扩展交织发展的过程。本章结合寒区隧道实际情况,得出衬砌结构不仅要遭受反复冻胀力的作用,并且这个压力作用还是一个周期比较长的疲劳荷载。因此本文分别从结构受压的角度和结构遭受疲劳荷载的角度分析了其损伤机理。这样一来对衬砌结构在施工过程中该选择具备什么样性能的材料起到了积极的指导作用。　　 (3)本文依托昆仑山隧道工程实际,先对衬砌冻胀问题的确定性结果进行了分析,得出了衬砌在冻胀力和结构自重应力耦合作用下的力学响应(主要是指最大应力、最小应力和最大变形)。根据这三种力学响应(具体分析时指定为结果变量),然后利用ANSYS中的PDS模块对昆仑山隧道衬砌结构的可靠性进行评价。通过它们与各种输入变量(主要是指围岩区物性参数、锚固区物性参数、一衬物性参数和二衬物性参数)之间敏感性的分析,得出这样的结果:昆仑山隧道衬砌结构的可靠性和二次衬砌的厚度以及围岩的泊松比有很大的关系,并且通过结果变量的累积分布函数图得出了昆仑山隧道衬砌结构的具体的可靠度,结果表明用这三种力学响应来评定衬砌结构的可靠度均能保证衬砌结构设计的可靠度在93％以上。
作者：	刘运明
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	吴亚平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文