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高填方明挖隧道土压力计算理论及加筋减载研究
| 论文题名： | 高填方明挖隧道土压力计算理论及加筋减载研究 |
| 关键词： | 高填方明挖隧道;数值模拟;人工加筋桥;柔度法;极限平衡法;压力计算理论 |
| 摘要： | 改革开放30年来，我国城市化进程取得举世瞩目的成就，然而城市化进程的空前加速致使大量的人们纷纷涌向城市，给城市土地资源与交通带来前所未有的挑战。为此，城市决策者们不得不采取填沟造地设想，那么高填方明挖隧道的出现也就不足为奇。问题是这些高填方深埋洞室因缺乏合理的土压力计算理论，在设计施工完成后常常出现洞室开裂的病害，增加了养护维修的成本。基于这一现状，本文通过搜集与查阅大量有关深埋洞室土压力理论及减载理论的文献，对比分析发现这些理论在高填方明挖隧道土压力计算及减载时普遍存在缺陷;不适合本文所研究的高填方明挖隧道土压力计算理论与加筋减载这一课题。为此本文针对该课题，采用数值模拟与理论推导的方法得出了适合该课题的土压力计算方法及加筋减载设计理论。论文所做的主要工作及研究结论如下: (1)采用数值模拟的方法首先研究加筋前:填土特性、边界条件、地基特性及断面形式等分别对高填方下明挖隧道拱顶竖向土压力变化规律的影响;然后再分析加筋后的加筋方式、边界条件、填土容重等因素对加筋减载效果发挥程度的影响。 (2)提出了考虑填土拱效应的高填方明挖隧道在不同填土高度下拱顶竖向土压力的计算表达式，并就该表达式进行合理的优化，以便工程技术人员方便使用。 (3)在以“人工加筋桥”作为减载结构的前提下，分别采用以土工格栅为受力对象的“柔度法”以及以填土为主要受力对象的“极限平衡法”两种方法，推导得出了“人工加筋桥”所承受的土压力荷载的计算表达式。 (4)以“极限平衡法”得出的“人工加筋桥”承受的土压力荷载的计算表达式为基础，提出了“人工加筋桥”减载结构体系的设计理论，主要包括①土工格栅的设置高度，②布置层数，③筋材沿洞室宽度方向的长度，④减载孔的尺寸确定等四个方面的内容。 (5)为了证明“人工加筋桥”减载结构体系的设计理论的可靠性，本文结合兰州九州开发区罗锅沟明挖隧道减载的工程实例，并就原减载结构体系进行了深入剖析，最后设计出满足该工程减载要求同时亦能够最大限度地节省工程投资的“人工加筋桥”减载结构体系。 |
| 作者： | 唐援彬 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 杨有海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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