多源載荷作用下隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性分析與控制研究.pdf

1、鐵路隧道作為鐵路線上的重要設(shè)施，在改善線形，縮短里程等方面起著重要作用。但隨著隧道的服役時間增長，由于設(shè)計、施工缺陷以及外部環(huán)境作用，隧道襯砌出現(xiàn)不同程度的缺陷和病害，影響結(jié)構(gòu)的承載力，嚴(yán)重威脅行車的安全。在鐵路隧道運(yùn)營階段，列車振動作用是導(dǎo)致襯砌病害的一個重要因素。本文依托某鐵路隧道工程，采用現(xiàn)場檢測與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，進(jìn)行靜載荷和動載荷作用下隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全性及襯砌結(jié)構(gòu)安全控制對策的研究，旨在保障行車安全，并延長隧道的使用壽命

2、。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴系統(tǒng)歸納總結(jié)了鐵路運(yùn)營隧道的常見病害類型，對其形成機(jī)理與危害進(jìn)行了綜合分析。結(jié)合某鐵路隧道工程，采用讀數(shù)顯微鏡、激光斷面儀、地質(zhì)雷達(dá)等對襯砌結(jié)構(gòu)的缺陷和病害進(jìn)行了檢測，同時根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范對襯砌結(jié)構(gòu)的安全等級進(jìn)行了評定，結(jié)果為A1級（嚴(yán)重），需要對隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。也為后面數(shù)值模擬研究提供了基礎(chǔ)資料。⑵從隧道結(jié)構(gòu)計算理論出發(fā)，針對荷載—結(jié)構(gòu)模型的不足，選取某鐵路隧道的典型斷面，采用地層—結(jié)構(gòu)模型建立

3、了靜載荷作用下隧道結(jié)構(gòu)—圍巖相互作用的平面有限元模型。根據(jù)襯砌彎矩和軸力，運(yùn)用破損階段法計算襯砌單元截面的安全系數(shù)，判斷襯砌結(jié)構(gòu)的安全性。結(jié)果滿足規(guī)范的要求。⑶采用動力有限元法，運(yùn)用ANSYS軟件建立了某鐵路隧道淺埋段，受多動載荷作用斷面的動力有限元模型，采用人工激振函數(shù)模擬列車荷載，分別模擬了列車和汽車動載荷單獨(dú)作用，共同作用下襯砌結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。研究結(jié)果表明:列車振動荷載影響最大的位置為仰拱，邊墻次之，拱頂較小。而汽車荷載作用下，對拱頂