互通式地下立交隧道分岔形式和施工力学行为研究

摘要

为了缓解地面交通压力，越来越多的城市开始修建地下快速公路。许多城市甚至把地面上的立交桥搬到了地下，在地下修建互通式立交隧道。与修建单一的隧道不同，要在地下修建多条互通立交的高速公路隧道，将会遇到各种单一隧道中不存在的问题，而且目前这方面的设计、施工均没有直接的经验，难度将会大大增加。本文结合国家863计划“互通式地下立交隧道修建技术研究”，展开对互通式地下立交中的关键技术之一，主隧道和匝道隧道分岔部分岔形式和相关技术问题进行研究。 首先，论文通过调查研究和工程类比，提出了互通式地下立交中主隧道和匝道隧道的两种分俞形式及适用条件，讨论了变截面段的过渡形式，并对两种形式的大跨段跨度加宽值进行了探讨，给出了参考值。 其次，通过数值模拟计算分析，对分岔部出现的非对称小间距隧道的施工力学行为进行研究，对比分析主隧道和匝道隧道的相互影响和这种影响随隧道间距变化的变化规律。 最后，通过对平面斜交隧道进行数值模拟分析，得出交叉口周围围岩和支护的变形和受力特征随匝道隧道开挖进深的变化和受影响的范围。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.2.1 互通式地下立交发展现状

1.2.2 互通式立交隧道关键技术研究现状

1.3 本文研究内容和研究现状

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

2 互通式地下立交隧道分岔形式研究

2.1 引言

2.2 分岔处大跨隧道适用条件

2.2.1 变截面段过渡方式

2.2.2 隧道变截面处施工方法

2.3 分岔部分岔形式与相应的适用条件

2.4 本章小结

3 隧道数值模拟基本理论

3.1 隧道数值模拟基本理论

3.1.1 有限元分析过程

3.1.2 围岩模型

3.1.3 地应力的模拟

3.1.4 地应力的释放模拟

3.2 Midas/GTS简介

3.3 本章小节

4 非对称小间距隧道施工力学行为

4.1 引言

4.2 模型建立情况

4.2.1 模型单元选择

4.2.2 计算模型和计算工况

4.3 计算结果和分析

4.3.1 匝道隧道开挖对主隧道影响分析

4.3.2 主隧道开挖对匝道隧道的影响

4.3.3 两种开挖工序对比分析

4.4 隧道间距对小间距隧道相互作用的影响

4.4.1 拱顶位移对比分析

4.4.2 轴力对比分析

4.4.3 弯矩对比分析

4.5 本章小结

5 平面交叉隧道施工力学行为研究

5.1 引言

5.2 斜交隧道施工方法简介

5.3 模型建立情况

5.3.1 模型单元的选择

5.3.2 计算模型和计算工况

5.4 计算结果与分析

5.4.1 支护结构位移计算结果与分析

5.4.2 支护结构应力分析

5.5 围岩应力分析

5.6 围岩塑性区分析

5.7 本章小结

6 结论

参考文献