基于溫度效應(yīng)的隧道二次襯砌受力特性研究.pdf

1、當(dāng)運(yùn)營隧道地處寒冷、年溫差較大的地區(qū)時,襯砌混凝土在溫度周期性變化的影響下,結(jié)構(gòu)受力情況比較復(fù)雜。本文以國道主干線青島～銀川陜西境吳堡至子洲段高速公路劉家坪隧道群為依托,對隧道二次襯砌混凝土應(yīng)力進(jìn)行了長期監(jiān)測,通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理和分析,結(jié)合有限元數(shù)值模擬,得到了二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)在環(huán)境溫度變化情況下的受力特點(diǎn)。主要研究成果包括:
　　 (1)在隧道運(yùn)營過程中,由于氣溫隨時間呈正弦規(guī)律變化,二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)受力也呈現(xiàn)出三角函數(shù)

2、規(guī)律變化,應(yīng)力隨時間的變化曲線與氣溫隨時間的變化曲線具有相同變化趨勢,兩種曲線應(yīng)力極值出現(xiàn)的時間相同。
　　 (2)二次襯砌的受力主要來自圍巖壓力、二次襯砌自身的重力以及溫度應(yīng)力三方面。襯砌自重為常量,圍巖壓力隨時間的推移基本上保持穩(wěn)定,因此由氣溫變化引起的混凝土的溫度應(yīng)力是導(dǎo)致二次襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力隨時間呈三角函數(shù)規(guī)律變化的主要原因。
　　 (3)運(yùn)用有限元軟件(ANSYS)對隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬結(jié)果顯

3、示降溫時二次襯砌混凝土溫度應(yīng)力為拉應(yīng)力,當(dāng)溫度最低時拉應(yīng)力達(dá)到最大值。同一溫度條件下最大拉應(yīng)力值出現(xiàn)在仰拱中部,同一測點(diǎn)溫度應(yīng)力隨時間的變化呈現(xiàn)出正弦規(guī)律變化,數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)果吻合較好。
　　 (4)為了防止二次襯砌環(huán)向開裂,對隧道二次襯砌施工縫間距進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算得出施工縫間距與年溫度差有關(guān),年溫度差越大施工縫間距越小。對于我國南方地區(qū)隧道施工過程中二次襯砌模板臺車長度適合選為12m,對于北方寒冷地區(qū)根據(jù)隧