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大断面连拱隧道中隔墙力学行为及稳定性研究
| 论文题名： | 大断面连拱隧道中隔墙力学行为及稳定性研究 |
| 关键词： | 连拱隧道;中隔墙;数值模拟;力学行为;稳定性;施工变形 |
| 摘要： | 随着我国国民经济的快速发展，大断面连拱隧道作为一种新型的结构形式已被广泛采用。但由于其结构失跨比小，跨度大，隧道结构施工过程受力状态远比一般连拱隧道复杂。中隔墙是连拱隧道结构受力的核心构件，拉、压、弯、剪、扭均有，同时左右洞施工对中隔墙影响难以把握，增加了施工变形和稳定的控制，中隔墙的力学行为直接关系到隧道整体结构的稳定性。因此，深入分析研究中隔墙力学行为及变形特征和稳定性影响因素，对大断面连拱隧道的设计和施工具有指导意义。 本文依托贵阳遵义中路隧道工程为背景，对目前国内外普遍采用的六种中隔墙形式，在支护参数、中墙宽度、高度、围岩类别均相同的情况下，运用ANSYS12.0建立四个二维平面有限元模型，分析他们各自受力变形规律和结构安全系数。接着对连拱隧道中隔墙的施工过程建立三维空间有限元模型，对连拱隧道开挖时中隔墙的力学行为及变形特性、左右洞的相互影响进行了分析，同时在原有施工步骤上，对中墙一侧、顶部是否回填进行中隔墙稳定性分析。主要研究成果包括: ①收集连拱隧道中隔墙断面形式，分析各个断面形式的优缺点和适用条件，为连拱隧道中隔墙断面选择提供参考。 ②通过对六种中隔墙形式二维模拟，得出各中隔墙施工结束都处于偏压状态，分层直中墙偏压受力最大，且各中隔墙结构都是安全的，整体曲中墙安全系数最大，中空直中墙安全系数最小。 ③中隔墙在施工过程中一直处于偏压状态，其竖向应力呈台阶式收敛，各施工工序对中墙凹处的竖向应力影响变化幅度最大，底部竖向应力影响变化幅度最小，各截面中墙中心测点变化平缓。 ④采用中导洞—台阶法开挖时，左洞开挖掌子面影响范围18m，右洞开挖掌子影响范围24m，从而提出软弱围岩大断面连拱隧道中两洞开挖掌子面合理间距为2B（单洞开挖跨度为15m)。 ⑤采用中导洞—台阶法开挖时，左洞施工对中隔墙应力的影响范围为18m，右洞施工对中隔墙的应力影响范围为27m。 ⑥在原有施工步骤下，采取在中隔墙顶部回填右侧回填、中隔墙顶部回填右侧不回填和中隔墙顶部不回填右侧不回填3种情况模拟分析中隔墙稳定性影响因素，得出中隔墙顶部右侧均回填有利于中墙稳定。 |
| 作者： | 蒲治戎 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘山洪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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