為研究凍脹力對結(jié)構(gòu)影響的量值大小,以2022年冬奧會重大交通保障項目金家莊特長螺旋隧道為依托,通過室內(nèi)試驗、導(dǎo)熱系數(shù)測試和COMSOL數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,建立僅考慮圍巖凍脹的計算模型,研究保溫層和初期支護背后含水空洞對襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的影響。研究結(jié)果表明:（1）保溫層對襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力減少百分比隨著計算時間的增加而有所降低,但總體保溫效果較好,保溫層的存在推遲了襯砌結(jié)構(gòu)凍脹內(nèi)力出現(xiàn)的時間;（2）含水空洞對結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響較大,有保溫層時含水空洞的存在使初期支護最大拉應(yīng)力、壓應(yīng)力值增大,而二次襯砌最大拉應(yīng)力、壓應(yīng)力減小,無保溫層時襯砌結(jié)構(gòu)的最大拉應(yīng)力、壓應(yīng)力均增大,且對初期支護的影響明顯大于二次襯砌;（3）保溫層能有效減小襯砌結(jié)構(gòu)的最大位移,含水空洞的存在使襯砌結(jié)構(gòu)由凍脹力產(chǎn)生的最大位移值減小,且不論是否有保溫層和含水空洞,襯砌結(jié)構(gòu)的最大位移均位于仰拱位置;（4）研究說明保溫層和含水空洞對結(jié)構(gòu)影響較大,實際工程應(yīng)注意保證保溫層的質(zhì)量并避免含水空洞的出現(xiàn)。 

【文章來源】：公路. 2020,65(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

數(shù)值計算模型示意

襯砌結(jié)構(gòu)拱頂背后無空洞時的內(nèi)力計算結(jié)果對比如圖3所示，拱頂背后有含水空洞時的內(nèi)力計算結(jié)果對比如圖4所示（嵌入圖表示有保溫層時襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化規(guī)律）。由圖3、圖4可知，隨著計算時間的增加，保溫層對凍脹內(nèi)力量值減少百分比有逐漸減小的趨勢，但總體上能有效減少襯砌結(jié)構(gòu)的凍脹內(nèi)力，且增設(shè)保溫層后襯砌結(jié)構(gòu)的凍脹內(nèi)力出現(xiàn)時間有所推遲；無空洞時，計算時間達到12d開始出現(xiàn)凍脹內(nèi)力，隨著計算時間的增加，初期支護凍脹內(nèi)力減少百分比呈現(xiàn)先減小后增大再減小的趨勢，而二次襯砌結(jié)構(gòu)凍脹內(nèi)力減少百分比則逐漸減�。划�(dāng)計算時間為60d時，增設(shè)保溫層后，初期支護最大拉應(yīng)力由118.3kPa減少至19.8kPa，減少了83.3%，最大壓應(yīng)力由48.7kPa減少至8.2kPa，減少了83.2%，二次襯砌最大拉應(yīng)力由159.3kPa減少至30.1kPa，減少了81.1%，最大壓應(yīng)力由291.2kPa減少至55.3kPa，減少了81.0%；襯砌拱頂背后有含水空洞時，增設(shè)保溫層后計算時間為32d時襯砌結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)凍脹內(nèi)力，凍脹內(nèi)力減小百分比隨計算時間逐漸減��；當(dāng)計算時間為60d時，初期支護最大拉應(yīng)力由3 100.4kPa減少至146.7kPa，減少了95.3%，最大壓應(yīng)力由5 975.0kPa減少至201.6kPa，減少了96.6%，二次襯砌最大拉應(yīng)力由475.7kPa減少至14.7kPa，減少了96.9%，最大壓應(yīng)力由332.8kPa減少至25.4kPa，減少了92.4%。圖3 無空洞時襯砌結(jié)構(gòu)凍脹內(nèi)力隨計算時間變化

無空洞時襯砌結(jié)構(gòu)凍脹內(nèi)力隨計算時間變化

【參考文獻】：
期刊論文
[1]凍土隧道的保溫隔熱層參數(shù)設(shè)計新方法[J]. 周元輔,張學(xué)富,周元江.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2017(14)
[2]荷載結(jié)構(gòu)模型在拱頂空洞存在情況下的修正[J]. 應(yīng)國剛,張頂立,陳立平,房倩,張成平.  土木工程學(xué)報. 2015(S1)
[3]青藏鐵路多年凍土隧道隔熱保溫研究[J]. 劉小剛.  隧道建設(shè). 2010(03)

碩士論文
[1]含空洞的高鐵隧道襯砌損傷與結(jié)構(gòu)壽命的關(guān)系研究[D]. 李東清.北京建筑大學(xué) 2018
[2]山嶺淺埋隧道襯砌背后空洞的危害與防治研究[D]. 廉海亮.西南科技大學(xué) 2018
[3]高速公路隧道襯砌背后空洞影響及安全性分析[D]. 周強.重慶交通大學(xué) 2013



本文編號：3442014