落石冲击下无回填土拱形明洞结构可靠度设计

作     者：王玉锁 徐铭 王涛 王志龙 何俊男 周良 WANG Yusuo;XU Ming;WANG Tao;WANG Zhilong;HE Junnan;ZHOU Liang

作者机构：西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2017年第52卷第6期

页      面：1097-1103页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：四川省科技计划资助项目(2013GZ0047) 

主　　题：落石冲击 拱形明洞 塑性极限原理 刚塑性板 结构可靠指标 

摘      要：为完善拱形明洞结构可靠性设计方法,利用模型试验、数值模拟及理论分析等,结合现场实际,开展了落石冲击下无回填土拱形明洞破坏特征及失效模式、极限承载力、落石冲击荷载及极限状态表达式等的研究.首先,根据落石冲击下无回填土拱形明洞结构失效破坏特征,将结构局部失效范围部分简化为四边固支方形钢筋混凝土板结构,利用塑性极限原理按刚塑性板进行准静态极限荷载计算,得到结构极限承载力即抗力;其次,将离散元颗粒流数值模拟方法得到的落石冲击力最大峰值作为钢筋混凝土板顶部落石冲击力,通过回归分析,得到用落石重力势能的幂函数表示的落石冲击荷载表达式;再次,将得到的结构抗力与落石冲击荷载联立得到极限状态方程,利用MABLAB软件编程求得结构可靠指标,通过与目标可靠指标的比较,进行结构可靠度设计与优化;最后,利用所建立的结构可靠度设计方法,对某客专双线拱形明洞设计进行了可靠度检算.研究结果表明:当落石高度为5~15 m、落石重量为1~2 k N时,原设计明洞结构可靠指标可达到4.2;当将原设计的C35混凝土调整为C40,钢筋由HRB335调整为HRB500后,落石高度为5~20 m、落石重量为1~2 k N范围时的结构可靠指标可达到5.4以上.