高速鐵路隧道二次襯砌力學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，以客運專線為重點的全國鐵路網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)全面展開并得到了蓬勃發(fā)展，鐵路隧道建設(shè)數(shù)量和總長度均位居世界第一。隧道建設(shè)規(guī)模的日益擴大與隧道建設(shè)理論不完善的矛盾日益突出，以經(jīng)驗設(shè)計方法為主導(dǎo)的隧道設(shè)計理論將迎來巨大的挑戰(zhàn)。本文重點關(guān)注隧道二次襯砌支護結(jié)構(gòu)，通過理論分析、工程試驗和數(shù)值計算相結(jié)合的技術(shù)手段對二次襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)特性展開深入研究，對二次襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化提供借鑒。主要取得了以下研究成果:
　　(1)從現(xiàn)象上分析二次襯砌結(jié)

2、構(gòu)的承載特性。基于ABAQUS平臺建立實際工程的三維有限元模型，運用擴展有限元法(XFEM)對于二次襯砌裂縫進行分析，指出二次襯砌裂縫分布規(guī)律、裂縫擴展過程、裂縫外觀表現(xiàn)形式及發(fā)生機制。地層條件對于二次襯砌裂縫的分布和裂縫類型有著重要影響，隨著地層側(cè)壓力系數(shù)的不斷增大，先后在拱頂內(nèi)側(cè)產(chǎn)生縱向裂縫，結(jié)構(gòu)左右兩側(cè)外部產(chǎn)生環(huán)向裂縫和結(jié)構(gòu)底部外側(cè)產(chǎn)生環(huán)向裂縫。
　　(2)從機理上分析二次襯砌結(jié)構(gòu)的承載特性。采用數(shù)值模擬方法，引入混凝土塑性

3、損傷本構(gòu)模型，分析得到二次襯砌結(jié)構(gòu)的承載特性。明確二次襯砌結(jié)構(gòu)的彈塑性典型破壞過程，拱腳是最易破壞區(qū)域，應(yīng)采取加固措施;對于鋼筋混凝土二次襯砌和素混凝土二次襯砌兩類結(jié)構(gòu)類型，得出其在不同地層條件下的破壞規(guī)律，總結(jié)了配筋對于增強二次襯砌力學(xué)性能所發(fā)揮的作用;通過數(shù)值解與解析解的比較，驗證了數(shù)值分析的可靠性。
　　(3)依托貴廣高速鐵路賀街隧道實驗段工程現(xiàn)場監(jiān)測實例，并結(jié)合二次襯砌受力工程案例統(tǒng)計分析，得到二次襯砌背后受力特點。指出二