地鐵隧道斜穿活動地裂縫時扭轉變形破壞解析解研究.pdf

1、地鐵隧道在斜穿活動地裂縫時處于彎、剪、扭的復雜受力狀態(tài),針對扭轉破壞,目前的規(guī)范及規(guī)程并未有馬蹄形截面結構的抗扭設計方法,而地鐵隧道的抗扭設計沒有相應的規(guī)定和依據(jù)。
　　 為了研究地鐵隧道在地裂縫處偏心集中扭矩M=Pe和圍巖摩擦分布扭矩m共同作用下的扭轉變形破壞解析解,本文基于薄壁桿件自由扭轉和約束扭轉理論,提出任意截面形狀的地鐵隧道在偏心集中扭矩M=Pe和摩擦分布扭矩m作用下的一般解析解,針對于一般解析解的復雜,提出更為方便實

2、用的“初參數(shù)”法解析解。利用“初參數(shù)”法分別按偏心集中扭矩M=Pe、摩擦分布扭矩m和二者共同作用三種工況對箱型、圓型隧道截面的扭轉角度、正應力、剪應力和截面扭矩進行計算。并利用有限元軟件ANSYS建立三種工況下的三維數(shù)值模型計算分析,結果表明:
　　 1、箱型隧道在集中和分布扭矩共同作用下,隧道結構在地裂縫(9L／15)處扭轉角度最大,最大值達到9.81×10-6弧度,比解析法求得的最大值小0.41％；剪應力也在地裂縫處最大,達

3、到75.08Kpa,比解析解得到的剪應力大4.24％。
　　 2、圓型隧道在集中和分布扭矩共同作用下,隧道結構在地裂縫(9L／15)處扭轉角度最大,最大值達到1.449×10-5弧度,比解析法求得的最大值小1.10％；剪應力也在地裂縫處最大,達到125.87Kpa,比解析解得到的剪應力大5.28％。
　　 3、數(shù)值模擬得出截面的各項特征值跟解析解得出的結論有相同的變化趨勢,證明了解析法的正確性。
　　 本文研究成