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《长安大学》 2012年
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公路隧道二次衬砌受力及结构优化设计研究

王长辉  
【摘要】:为了对公路隧道二次衬砌受力及结构优化设计进行研究,本文以包家山公路隧道、明垭子公路隧道和刘家坪隧道群为依托,通过现场监控量测方法,对岩质隧道和黄土隧道的二次衬砌分担围岩压力比例进行研究;通过有限元数值模拟方法,对二次衬砌安全性及结构优化设计进行研究,主要结论及成果如下: (1)通过现场监控量测,得出岩质隧道Ⅳ级、Ⅴ级围岩深埋段二次衬砌分担围岩压力比例均值分别为23.6%和38.2%;黄土隧道Ⅳ级围岩深埋段以及黄土隧道Ⅴ级、Ⅵ级围岩浅埋段二次衬砌分担围岩压力比例均值分别为39.9%、43.5%和48.8%。 (2)通过有限元数值模拟,得出二次衬砌拱顶、拱腰、墙脚、仰拱靠边墙侧以及仰拱中央附近是受力最不利的位置;分析侧压力系数λ变化对深埋隧道二次衬砌受力、变形及安全系数的影响,得出在一定范围内,二次衬砌的安全性随着侧压力系数λ变大而增加;根据设计规范,给出岩质隧道Ⅳ级、Ⅴ级围岩深埋段以及黄土隧道Ⅳ级围岩深埋段二次衬砌受力最不利的侧压力系数λ分别为0.15、0.30和0.15。 (3)分析混凝土强度等级与二次衬砌耐久性的关系—混凝土的强度偏低对耐久性不利,并结合我国公路隧道设计状况,提出用C30混凝土替代C25混凝土,来改善二次衬砌的耐久性,延长隧道的养护周期和使用寿命。 (4)在C30混凝土替代C25混凝土的条件下,分析二次衬砌厚度对结构安全性的影响,得出随厚度的增加,拱顶、拱腰、墙脚、仰拱靠边墙侧的安全系数呈非线性增加趋势,而仰拱中央的安全系数呈线性增加趋势;给出岩质隧道(Ⅳ级、Ⅴ级深埋)、黄土隧道(Ⅳ级深埋,Ⅴ级、Ⅵ级浅埋)二次衬砌最小安全厚度。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:U451.4

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