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装配式波纹钢拱形棚洞结构的研究初探

现代隧道技术 2018年第A02期55卷 1091-1098页

作者：许劲松李国锋李莉蒋鹤李文辉云南交投集团经菅开发有限公司昆明650032 29川省交通运输厅交通勘察设计研究院成都610015 云南交投集团公路建设有限公司昆明650032

文章以亚巴明洞为工程依托,从满足工程建设快速、经济、安全等实际要求出发,采用数值分析的研究手段,开展装配式波纹钢拱形棚洞结构的研究初探。通过对结构在最不利工况荷载条件下变形与受力特征的计算分析,探明了结构的受力不利位置。... 详细信息

文章以亚巴明洞为工程依托,从满足工程建设快速、经济、安全等实际要求出发,采用数值分析的研究手段,开展装配式波纹钢拱形棚洞结构的研究初探。通过对结构在最不利工况荷载条件下变形与受力特征的计算分析,探明了结构的受力不利位置。根据《JTG D70-2004公路隧道设计规范》,验算了各不利位置的安全系数和裂缝宽度,说明了装配式波纹钢拱形棚洞结构在公路工程建设中应用的技术可行性和安全可靠性。与传统钢筋混凝土矩形棚洞结构对比,论述了装配式波纹钢拱形棚洞结构的工程效应和推广价值。结合以往波纹钢在公路桥涵中的案例经验,从设计和施工的角度提出了几点应用建议,为类似工程建设提供一定参考。

关键词：装配式波纹钢拱形棚洞数值分析研究初探安全系数

人、车行横通道装配式波纹钢衬砌结构力学行为研究

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人、车行横通道装配式波纹钢衬砌结构力学行为研究

作者：陈林冲重庆交通大学

学位级别：硕士

随着隧道修筑工艺、技术的不断进步以及隧道运营管理的需要,迫切需要一种新型的隧道衬砌结构以及相应的施工工艺来提高隧道工程的质量、加快修建速度、降低隧道建设成本以及改善施工环境。由于装配式波纹钢板的具有良好的力学性能和施... 详细信息

随着隧道修筑工艺、技术的不断进步以及隧道运营管理的需要,迫切需要一种新型的隧道衬砌结构以及相应的施工工艺来提高隧道工程的质量、加快修建速度、降低隧道建设成本以及改善施工环境。由于装配式波纹钢板的具有良好的力学性能和施工的高效性,近些年来已开始应用于公路桥涵以及地下综合管廊和明挖隧道等地下构筑物之中。作为主隧道之间的联络通道,由于其断面相对较小,采用装配式结构衬砌可以改善施工环境、提高施工效率,实现施工技术的装配化、标准化,因此开展装配式衬砌结构研究是很有意义的。基于此背景,本论文拟对装配式波纹钢板结构作为隧道横通道的衬砌结构,开展人、车行横通道装配式波纹钢衬砌结构的力学行为研究。针对单一特定荷载下、不同竖向荷载下、不同装配式波纹钢板的尺寸、不同的隧道埋深以及不同围岩等级条件下衬砌结构的受力特性等工况进行了研究,并利用机器学习的方法对装配式波纹钢衬砌结构的力学行为结果参数进行了预测。本文主要研究内容和成果如下:(1)通过分析波纹钢板的特性以及波纹钢管涵(桥涵)结构与土的相互作用理论,阐述了波纹钢板作为柔性结构,其作用机理在于波纹钢结构与周围土体的变形相互影响、相互联系:在土压力作用下,波纹钢结构截面产生变形,从而挤压周围土体,同时土体产生弹性抗力,约束波纹钢结构的变形,随后使得整个周围土体土压力分布均匀化,减少了整个结构的弯矩,提高了承载能力以及屈曲稳定性。(2)通过数值模拟研究了装配式波纹钢衬砌结构在100KPa的特定竖向荷载作用下的受力特性,分别分析了整个结构的环向应力、轴向应力和Mises等效应力的变化规律,以及结构在波峰、波中和波谷位置处的应力变化规律;同时分析了装配式波纹钢衬砌结构的变形特性,包括结构的竖向位移和水平位移变化规律,以及波峰、波中和波谷位置处的位移变化规律。(3)针对不同竖向荷载对整个装配式波纹钢衬砌结构力学特性的影响,分析了不同大小的竖向荷载作用下装配式波纹钢衬砌结构的环向拉应力和环向压应力的变化规律,以及整个结构的竖向位移和水平位移变化规律。(4)研究了4种不同波形的装配式波纹钢衬砌结构的受力特性,分别分析了波距-波高以及波厚对整个结构受力和变形的影响,结果显示:隧道车行横通道中,波形为380 mm×140 mm、200 mm×55 mm在竖向荷载作用下变形性能较好,隧道人行横通道中,四种波形的装配式波纹钢衬砌结构受力和变形性能均较好;综合发现在装配式波纹钢衬砌结构的厚度小于10mm时,增加波纹钢板的厚度能够有效的控制整个结构的内力和变形,在实际的工程中,应根据实际情况选择合适的波纹钢板的厚度。(5)研究了装配式波纹钢衬砌结构在不同围岩条件下的受力特性,结果表明:Ⅲ级围岩条件下,隧道车行横通道装配式波纹钢衬砌结构在隧道埋深30m以内均具有较好的适用性;Ⅳ级和Ⅴ级围岩条件下,隧道车行横通道装配式波纹钢衬砌结构分别在隧道埋深25m和20m以内,装配式波纹钢板单独作为隧道车行横通道衬砌结构具有较好的适用性,埋深分别超过25m和20m,就需要在拱脚部位的不利位置进行加强处理,以保证整个结构的安全性。隧道人行横通道装配式波纹钢衬砌结构在Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下以及隧道埋深30m以内均具有较好的适用性。(6)采用机器学习的方法,预测了装配式波纹钢衬砌结构数值模拟力学行为结果参数的实效性,结果显示:隧道车行横通道中,最大竖向位移量Dmax的预测模型误差最小,预测模型准确度最高;隧道人行横通道中,最大竖向位移量Dmax和最大环向应力值Smax的预测模型误差均很小,预测模型的准确度很高,总体来讲隧道人行横通道的预测结果要优于隧道车行横通道。

关键词：隧道横通道装配式波纹钢受力特性力学行为参数预测

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装配式波纹钢隧道初期支护结构数值分析

西部交通科技 2020年第2期 95-98,168页

作者：李树繁王小明蒋鹤李昌洲云南交投集团公路建设有限公司云南昆明650032

文章采用数值模拟方法对云南某公路隧道利用装配式波纹钢作为初期支护时单独承载和锚杆联合承载两种工况下波纹钢的力学性能进行了分析。结果表明:V级围岩深埋条件下,380mm×140mm×5mm型号装配式波纹钢单独承载不能满足要求,但联合锚... 详细信息

文章采用数值模拟方法对云南某公路隧道利用装配式波纹钢作为初期支护时单独承载和锚杆联合承载两种工况下波纹钢的力学性能进行了分析。结果表明:V级围岩深埋条件下,380mm×140mm×5mm型号装配式波纹钢单独承载不能满足要求,但联合锚杆可以提升波纹钢初支的承载能力。装配式波纹钢未来可以作为一种新型的隧道初期支护结构形式。

关键词：装配式波纹钢初期支护数值分析

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隧道波纹钢装配式初期支护结构施工技术研究

地下空间与工程学报 2020年第S01期16卷 178-184页

作者：李国锋丁文其业海张清照王哲云南省交通投资建设集团有限公司昆明650228 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 云南交投集团公路建设有限公司昆明650034

软弱破碎岩区山岭隧道的岩体结构面发育,整体强度低、自稳能力差,需要在开挖后快速施加初期支护结构。新型波纹钢装配式初期支护结构具有方便施工、受力性能好等特点,可以克服型钢及格栅钢架等支护结构存在的问题。本文以云南省澄川棋... 详细信息

软弱破碎岩区山岭隧道的岩体结构面发育,整体强度低、自稳能力差,需要在开挖后快速施加初期支护结构。新型波纹钢装配式初期支护结构具有方便施工、受力性能好等特点,可以克服型钢及格栅钢架等支护结构存在的问题。本文以云南省澄川棋盘山隧道为依托,结合波纹钢初期支护实际施工情况,总结形成了山岭隧道波纹钢装配式快速初期支护结构施工技术;开展波纹钢装配式初期支护结构的施工全过程的三维动态数值模拟,结合实际监测情况,探究了开挖过程对隧道、土体的影响,补充完善了支护结构施工关注要点;结合波纹钢初期支护结构的性能特点,分析了多种施工工法的适用性差异,验证了波纹钢初期支护结构的优越性,为波纹钢初期支护结构的施工和工程推广提供了支撑。

关键词：装配式波纹钢初期支护力学特性施工技术