论文部分内容阅读
随着我国交通建设的发展,隧道的建设也取得了丰硕的成果。由于使用年限的增加,越来越多的运营隧道开始出现病害,隧道的维护加固渐渐受到重视。本文主要研究了在隧道衬砌欠厚情况采用钢带加固法的数值模型。建立合理计算模型,通过数值模拟的方法研究其加固机理及加固参数。主要研究成果如下:(1)基于地层—结构法理论建立隧道衬砌结构欠厚的钢带加固计算模型,以具体的工程实例为背景,利用有限元软件ABAQUS开展数值模拟研究。结果表明,进行钢带加固之后,衬砌结构的内力和变形有所减小,塑性区范围减小,由贯通发生分离,表明钢带加固法能够提高结构的安全性,有效控制结构的变形。(2)基于工程实例,在衬砌设计厚度为40cm,但实际厚度为25cm的情况下进行钢带加固时,通过数值模拟分析,以塑性区为评价标准研究钢带厚度、钢带宽度和纵向间距对加固效果的影响。结果表明:1钢带在不同厚度下的加固效果变化明显。当钢带宽度取0.4m,间距取1.0m,厚度分别为3mm,4mm,5mm,6mm,7mm和8mm时,随着钢带厚度的增加,衬砌结构的塑性区逐渐减小。当钢带的厚度为3mm时,结构的塑性区较大且发生贯通,而当加固厚度增大到8mm时,结构的塑性区由贯通发生“分离”,钢带与衬砌形成的整体结构基本能够保持稳定状态。2钢带在不同宽度下的加固效果变化明显。当钢带厚度取6mm,间距取1.2m,宽度分别为20cm,30cm,40m和50cm时,随着钢带宽度的增加,衬砌结构的塑性区逐渐减小。当钢带的宽度为20cm时,结构的塑性区较大并发生贯穿;当钢带宽度增大到50cm时,加固范围内的塑性区不再贯穿,开始出现“分离”,钢带与衬砌形成的整体结构基本能够保持稳定状态。3钢带间距不同加固效果变化明显。当钢带宽度取0.4m,厚度取6mm,间距分别为0.8m,1.0m,1.2m和1.4m时,随着钢带间距的减小,钢带间的塑性区越来越小。当间距减小到0.8m时,衬砌结构的塑性区不再贯穿,说明此时两钢带间的衬砌结构处于安全稳定状态。(3)以衬砌结构拱顶竖向位移为标准,利用正交原理对钢带的三个参数:纵向间距、宽度和厚度进行敏感性分析。结果表明,钢带的厚度对衬砌的拱顶位移影响最大,纵向间距影响最小。在本隧道模型加固中改变钢带厚度对加固效果的影响更为明显,然后是钢带的宽度,钢带纵向间距的改变对加固效果的影响较弱。