连拱隧道中隔墙数值分析及优化设计

摘要

连拱隧道是一种较为新颖而结构特殊的隧道形式，由于具有地形条件限制小，线形顺畅，引线占地少，跨度大，空间利用率高，结构整体性好以及综合造价低等特点，和小间距隧道一样，是目前国内在特定条件下修建隧道的理想选择之一。但是由于浅埋、偏压、高跨比小、地质条件和结构受力复杂的特点，对偏压连拱隧道的应用和研究还处在探索和初级阶段，尤其对结构设计和施工过程中的力学特点和规律尚缺乏系统和全面的研究，客观上造成了偏压连拱隧道设计理论和施工方法的不成熟，结构优化设计的实际应用也远远落后于理论研究。所以结合具体工程项目对偏压连拱隧道的设计、施工技术与结构优化进行分析研究，从而进一步完善连拱隧道的设计与施工将显得十分重要。 本文以思茅—小勐养高速公路麻地河4号连拱隧道为研究对象，在分析连拱隧道偏压成因及其判断的基础上，对偏压连拱隧道的设计技术特点进行了归纳与总结。 接着通过分析比较，阐述了偏压连拱隧道施工方法的选择，并应用ansys软件，采用二维弹塑性模型计算分析了施工过程中中隔墙和中导洞的关键施工技术对结构受力以及变形的影响，获得了施工技术措施对偏压连拱隧道施工过程中力学效应的影响规律。 最后通过分析偏压连拱隧道设计与施工的特点，提出和确定了施工顺序以及隧道结构设计的优化思路和方法，并结合麻地河4号隧道，采用数值模拟分析的手段实现了隧道结构设计的优化，从理论上证实了偏压连拱隧道施工顺序优化和中隔墙、断面形式、支护结构优化设计的可行性与有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2连拱隧道的特点

1.3连拱隧道研究现状

1.3.1理论与数值分析

1.3.2有限元法的发展历程及分析软件

1.3.3连拱隧道施工力学的研究现状

1.4本文研究内容及研究方法

第2章中隔墙的类型和施工力学特征

2.1中隔墙的种类及相应的适用范围

2.11整体式中墙断面

2.12三层中墙断面型式

2.2不同地质条件下连拱隧道断面选型以及优劣分析

2.2.1不同地质条件下连拱隧道的断面选型

2.2.2线型对连拱隧道断面选择的影响

2.2.3中墙结构优劣分析

第3章连拱隧道施工过程数值分析

3.1连拱隧道的开挖方法介绍以及Ansys模拟

3.1.1连拱隧道的开挖方法

3.1.2连拱隧道开挖阶段的ANSYS模拟实现

3.1.3连拱隧道施工过程的数值模拟

3.1.4连拱隧道数值模拟时做的计算假定

3.1.5计算模型的建立及网格划分

3.2曲中墙模型1的ANSYS结果分析

3.2.1曲中墙模型1的应力分析

3.2.2曲中墙模型1的位移分析

3.3曲中墙模型2的ANSYS结果分析

3.3.1曲中墙模型2的中墙应力分析

3.3.2曲中墙模型2的中墙位移分析

3.4直中墙模型3的ANSYS结果分析

3.4.1直中墙模型3的中墙应力分析

3.4.2直中墙模型3的中墙位移分析

3.5曲中墙模型4的ANSYS分析

3.5.1曲中墙模型4的中墙应力分析

3.5.2曲中墙模型4的中墙位移分析

3.6四种平面模型计算结果的比较分析

3.7本章小结

第4章连拱隧道中隔墙优化设计

4.1引言

4.2连拱隧道中隔墙结构优化研究

4.2.1连拱隧道中隔墙外形优化研究

4.2.2连拱隧道施工方法优化研究

4.2.3连拱隧道施工工序优化研究

4.3工程实例应用

4.3.1工程概况

4.3.2隧道地形地貌

4.3.3隧道工程地质条件

4.3.4工程地下水条件

4.3.5围岩分类结果

4.3.6有限元计算分析的计算模型

4.3.7施工工序的优化设计

4.4本章小结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果