本文關(guān)鍵詞：動(dòng)、靜載作用下襯砌背后空洞對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全性的影響

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【摘要】：隨著我國隧道工程大規(guī)模建設(shè),隧道病害問題也日益加劇,其中隧道襯砌結(jié)構(gòu)背后存在空洞是隧道較為常見的病害。襯砌背后空洞的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力和周邊圍巖應(yīng)力的明顯改變,威脅隧道的正常運(yùn)營(yíng)。因此,開展隧道襯砌背后空洞病害對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)安全性的研究是十分必要的。本文運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬,對(duì)襯砌背后存在空洞的隧道結(jié)構(gòu)分別在靜載和動(dòng)載作用下的響應(yīng)進(jìn)行了分析研究,進(jìn)而通過計(jì)算隧道結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)研究空洞病害對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全性的影響,主要的工作和研究成果如下：(1)綜合現(xiàn)有國內(nèi)外對(duì)于襯砌背后空洞病害的研究現(xiàn)狀,總結(jié)隧道空洞產(chǎn)生的原因,其原因主要可以分為施工因素、設(shè)計(jì)因素和運(yùn)營(yíng)因素三方面。同時(shí),分析現(xiàn)有隧道震害研究成果,確定本文動(dòng)力問題研究的邊界條件和本構(gòu)模型。(2)對(duì)靜載作用下襯砌背后存在空洞的情況進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,調(diào)取隧道結(jié)構(gòu)各典型位置的計(jì)算數(shù)據(jù),對(duì)比無空洞模型的計(jì)算結(jié)果,分析了不同大小和位置的空洞對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)襯砌內(nèi)力、安全系數(shù)以及周邊圍巖應(yīng)力、應(yīng)變的一系列影響。經(jīng)分析可知,空洞因素對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)安全性的影響主要集中在空洞范圍附近,該范圍內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生突變,結(jié)構(gòu)承載力和結(jié)構(gòu)安全系數(shù)明顯下降,同時(shí)空洞范圍內(nèi)的周邊圍巖產(chǎn)生新的塑性區(qū),對(duì)結(jié)構(gòu)安全性極為不利。(3)在靜載計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)動(dòng)載作用下襯砌背后存在空洞的情況進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,結(jié)合無空洞模型的動(dòng)力計(jì)算結(jié)果和空洞模型的靜力計(jì)算結(jié)果,通過對(duì)比襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和安全系數(shù),計(jì)算分析得出動(dòng)力因素和空洞因素對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)安全性能的影響程度。經(jīng)分析可知,動(dòng)載作用下空洞因素對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)安全性的影響同樣集中在空洞范圍附近,由于空洞的出現(xiàn)使該范圍內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)的彎矩急劇增加,結(jié)構(gòu)承載力和安全系數(shù)降低；同時(shí)綜合動(dòng)、靜載作用下襯砌背后存在空洞和無空洞模型計(jì)算結(jié)果可知,地震因素在一定程度上放大了空洞因素對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)安全性的破壞作用。
【關(guān)鍵詞】：隧道 結(jié)構(gòu)安全性 空洞 靜載 動(dòng)載 安全系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U451
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1、緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 襯砌背后存在空洞研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 隧道及地下結(jié)構(gòu)震動(dòng)荷載研究綜述16-17
• 1.2.3 隧道安全性研究方法現(xiàn)狀17-19
• 1.3 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4 研究思路和技術(shù)路線20-21
• 1.5 本文的研究方法21-23
• 2、襯砌背后空洞病害及安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)23-35
• 2.1 空洞病害特點(diǎn)23-26
• 2.1.1 隧道襯砌背后空洞產(chǎn)生原因24-25
• 2.1.2 空洞引起的病害25-26
• 2.2 地震動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)26-33
• 2.2.1 地震波的傳播規(guī)律26-31
• 2.2.2 動(dòng)力邊界條件31
• 2.2.3 動(dòng)力本構(gòu)模型31-33
• 2.3 隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 3、靜載作用下襯砌背后空洞對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全性的影響分析35-59
• 3.1 概論35
• 3.2 靜載作用下襯砌背后空洞模型和參數(shù)35-39
• 3.2.1 襯砌背后空洞數(shù)值模擬的計(jì)算參數(shù)36-37
• 3.2.2 襯砌背后空洞數(shù)值模擬的計(jì)算模型37-39
• 3.3 拱頂襯砌背后空洞數(shù)值模擬39-46
• 3.3.1 拱頂空洞模型的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析39-42
• 3.3.2 拱頂空洞模型的襯砌結(jié)構(gòu)安全系數(shù)分析42-43
• 3.3.3 拱頂空洞模型的周邊圍巖應(yīng)力分析43-44
• 3.3.4 拱頂空洞模型的周邊圍巖應(yīng)變分析44-46
• 3.4 拱肩襯砌背后空洞數(shù)值模擬46-57
• 3.4.1 拱肩空洞模型的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析47-52
• 3.4.2 拱肩空洞模型的襯砌結(jié)構(gòu)安全系數(shù)分析52-53
• 3.4.3 拱肩空洞模型的周邊圍巖應(yīng)力分析53-55
• 3.4.4 拱肩空洞模型的周邊圍巖應(yīng)變分析55-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 4、動(dòng)載作用下襯砌背后空洞對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全性的影響分析59-109
• 4.1 概論59
• 4.2 動(dòng)載作用下襯砌背后空洞模型和參數(shù)59-64
• 4.2.1 襯砌背后空洞數(shù)值模擬的模型參數(shù)60-61
• 4.2.2 襯砌背后空洞數(shù)值模擬的荷載參數(shù)61-64
• 4.3 動(dòng)載作用下無空洞模型的數(shù)值模擬64-76
• 4.3.1 動(dòng)載無空洞模型拱頂處計(jì)算分析64-67
• 4.3.2 動(dòng)載無空洞模型拱肩處計(jì)算分析67-69
• 4.3.3 動(dòng)載無空洞模型邊墻處計(jì)算分析69-71
• 4.3.4 動(dòng)載無空洞模型拱腳處計(jì)算分析71-74
• 4.3.5 動(dòng)載無空洞模型最大正、負(fù)向加速度時(shí)計(jì)算分析74-76
• 4.4 動(dòng)載作用下拱頂空洞模型的數(shù)值模擬76-89
• 4.4.1 動(dòng)載拱頂空洞模型拱頂計(jì)算分析76-78
• 4.4.2 動(dòng)載拱頂空洞模型拱肩計(jì)算分析78-81
• 4.4.3 動(dòng)載拱頂空洞模型邊墻計(jì)算分析81-84
• 4.4.4 動(dòng)載拱頂空洞模型拱腳計(jì)算分析84-88
• 4.4.5 動(dòng)載拱頂空洞模型最大正、負(fù)向加速度時(shí)計(jì)算分析88-89
• 4.5 動(dòng)載作用下拱肩空洞模型的數(shù)值模擬89-102
• 4.5.1 動(dòng)載拱肩空洞模型拱頂計(jì)算分析89-92
• 4.5.2 動(dòng)載拱肩空洞模型拱扁計(jì)算分析92-95
• 4.5.3 動(dòng)載拱肩空洞模型邊墻計(jì)算分析95-98
• 4.5.4 動(dòng)載拱肩空洞模型拱腳計(jì)算分析98-101
• 4.5.5 動(dòng)載拱肩空洞模型最大正、負(fù)向加速度時(shí)計(jì)算分析101-102
• 4.6 動(dòng)靜載下數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比102-106
• 4.7 本章小結(jié)106-109
• 5、結(jié)論與展望109-111
• 5.1 主要結(jié)論109-110
• 5.2 存在問題及展望110-111
• 參考文獻(xiàn)111-115
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果115-119
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集119

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