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偏压连拱隧道设计、施工技术与结构优化

赵辉雄  
【摘要】:连拱隧道是一种较为新颖而结构特殊的隧道形式,由于具有地形条件限制小,线形顺畅,引线占地少,跨度大,空间利用率高,结构整体性好以及综合造价低等特点,和小间距隧道一样,是目前国内在特定条件下修建隧道的理想选择之一。但是由于浅埋、偏压、高跨比小、地质条件和结构受力复杂的特点,对偏压连拱隧道的应用和研究还处在探索和初级阶段,尤其对结构设计和施工过程中的力学特点和规律尚缺乏系统和全面的研究,客观上造成了偏压连拱隧道设计理论和施工方法的不成熟,结构优化设计的实际应用也远远落后于理论研究。所以结合具体工程项目对偏压连拱隧道的设计、施工技术与结构优化进行分析研究,从而进一步完善连拱隧道的设计与施工将显得十分重要。 本文依托江西省交通厅重点研究项目“隧道群施工若干关键技术研究”,以景婺黄(常)高速公路白洋冲一号连拱隧道为研究对象,在分析连拱隧道偏压成因及其判断的基础上,对偏压连拱隧道的设计技术特点进行了归纳与总结。 然后通过分析比较,阐述了偏压连拱隧道施工方法的选择,并应用同济曙光软件,采用二维弹塑性模型计算分析了施工过程中中隔墙和中导洞的关键施工技术对结构受力以及变形的影响,获得了施工技术措施对偏压连拱隧道施工过程中力学效应的影响规律。 最后通过分析偏压连拱隧道设计与施工的特点,提出和确定了施工顺序以及隧道结构设计的优化思路和方法,并结合白洋冲一号隧道,采用数值模拟分析的手段实现了隧道结构设计的优化,从理论上证实了偏压连拱隧道施工顺序优化和中隔墙、断面形式、支护结构优化设计的可行性与有效性。


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