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原文传递浅埋隧道衬砌设计及可靠度分析

论文题名：	浅埋隧道衬砌设计及可靠度分析
关键词：	浅埋隧道;荷载结构模型;可靠度;蒙特卡罗有限元
摘要：	应用可靠性理论和推行概率极限状态设计，制定相应的设计标准，是当今国内外工程结构发展的必然趋势，也是提高我国工程结构设计水准的有效途径。可靠度设计方法的实质是：将设计中的主要不定性因素加以量化分析，由以经验为主的定性分析阶段进入了以统计数学为基础的定量分析阶段，从定值设计观念向非定值设计观念转变，使工程设计进一步科学化合理化。因隧道结构所处环境的复杂性，荷载的不确定性、围岩物性参数的不确定性、计算模式的不确定性等随机因素的存在，目前可靠度设计方法仅在深埋隧道设计中有重大突破。本文在研究浅埋隧道可靠度设计时，从整体式衬砌“荷载—结构”模型入手，分析研究“荷载—结构”模型涉及的基本随机变量的统计特征，考虑衬砌与围岩之间的相互作用，采用蒙特卡罗—有限元法计算衬砌内力的统计特征，结合JC法计算衬砌截面的可靠指标，分析研究浅埋隧道可靠度设计。本文系统地总结了浅埋隧道围岩压力及衬砌内力的计算方法，以及当前主要的可靠度计算方法。考虑到衬砌设计方法的继承性，本文分析总结了从整体式衬砌实现可靠度设计的几个主要环节，包括：荷载、弹性反力及衬砌计算图式、混凝土和砌体偏压构件的极限承载能力，特别应用蒙特卡罗—有限元法研究了浅埋隧道荷载计算公式中—荷载破裂角β的概率特征；应用计算机数值方法—有限元法计算衬砌内力，在建立浅埋隧道衬砌有限元计算模型时，以弹性链杆模拟衬砌与围岩的相互作用，应用FORTRAN语言编制了识别、去掉受拉链杆并循环计算的程序。通过对各输入随机变量：荷载、材料弹性模量、侧压力系数、计算模式等的10000次蒙特卡罗有限元模拟计算，在求得衬砌各截面弯矩、轴力随机变量概率统计特征的基础上，针对衬砌受拉、受压两种极限状态，应用C语言编制了JC法可靠指标计算程序，用其计算衬砌截面的可靠指标并分析各随机变量对衬砌内力计算效应值的敏感程度，探寻最主要的随机变量参数。
作者：	焦涛
专业：	防灾减灾及防护工程
导师：	谷拴成
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安科技大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文