隧道具有縮短行車距離、提高行車安全性等優(yōu)點(diǎn),在交通工程中應(yīng)用非常廣泛,隧道開挖完成后,在圍巖邊界和襯砌邊界會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中和位移,如果應(yīng)力集中和位移過大,將影響隧道施工和運(yùn)營質(zhì)量,甚至引發(fā)安全事故,地震波等動(dòng)力荷載對隧道的安全也有很大影響,因此,研究隧道動(dòng)靜荷載作用下的力學(xué)行為具有十分重要的意義。本文通過迭代法計(jì)算了多種截面形狀的公路隧道的映射函數(shù),利用復(fù)變函數(shù)方法研究了馬蹄形公路隧道開挖完成后應(yīng)力與開挖位移的問題,通過有限元軟件ANSYS模擬了無襯砌隧道的開挖問題,并求解了馬蹄形隧道在平面P波入射下的動(dòng)應(yīng)力集中系數(shù)的分布,分析了不同無量綱波數(shù)對洞周動(dòng)應(yīng)力集中系數(shù)分布的影響。結(jié)果表明,迭代法求解隧道映射函數(shù)精度高,適應(yīng)性強(qiáng),易于編程,收斂較快;無襯砌隧道和襯砌隧道開挖完成后,隧道拱腳處均出現(xiàn)了明顯的應(yīng)力集中,拱頂?shù)某两盗孔畲?拱底的隆起值也最大,無襯砌隧道開挖數(shù)值結(jié)果與解析解吻合良好,而襯砌的存在能夠緩解圍巖內(nèi)邊界上的應(yīng)力集中,減少圍巖變形;P波入射時(shí),隧道附近出現(xiàn)了動(dòng)應(yīng)力集中,入射波在無量綱波數(shù)較低時(shí)的動(dòng)應(yīng)力集中因子較大。
【學(xué)位單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U455
【部分圖文】：

3.4 結(jié)果討論采用有限元軟件 ANSYS 進(jìn)行數(shù)值模擬，單元類型為 plane82，彈性模量E = 1.5 GPa，泊松比 μ = 0.4，模型大小為800 × 800 m，圖 3-3 為隧道模型局部網(wǎng)格劃分情況。

圖 3-3 隧道模型局部網(wǎng)格劃分圖 為隧道豎直方向局部應(yīng)力云圖，圖 3-5 為隧道水平方向局部圖 3-5 可以看出，應(yīng)力在洞周變化劇烈，在遠(yuǎn)離洞周的地向壓應(yīng)力在拱腳處出現(xiàn)最大值，水平方向壓應(yīng)力在拱頂處

圖 3-5 水平方向應(yīng)力yσ 圖條件可知，洞周徑向正應(yīng)力和切應(yīng)力均為零，圖 3-6 為洞與解析解結(jié)果對比，從圖 3-6 可以看出，最大環(huán)向壓應(yīng)力918°的位置，最大值為 8.8717 MPaθσ = ，其值是2σ 的 沿 x 軸遠(yuǎn)離隧道方向應(yīng)力圖，圖 3-6 中 α = 0.000 0° 的點(diǎn)與 個(gè) 點(diǎn) 相 同 ， 此 點(diǎn) 處 2.407 6 MPaθσ = ， 0.00xσ = 9 9 MPa，滿足θx yσ = σ + σ。圖 3-8 為隧道沿 y 軸遠(yuǎn)離隧-6 中 α = 90.0000° 的點(diǎn)與圖 3-8 中沿 y 軸第一個(gè)點(diǎn)相同91 MPa， 7.514 8 MPaxσ = ， 0.554 2 MPayσ = ，滿足θσ 圖 3-8 所示，xσ 和yσ 在洞周值較大，在沿坐標(biāo)軸遠(yuǎn)離洞荷載值，yσ 在沿 x 軸方向先有所增大然后趨于所加荷載值-20

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2817156