交通荷载对浅埋群洞隧道的动力影响分析

摘要

依托福建某浅埋下穿高速公路四孔隧道工程,基于车载动力理论,建立路面-围岩-隧道振动分析模型,分析车载作用下浅埋群洞隧道动力响应。结果表明,竖向位移时程曲线表现出半激烈震荡的“倒双峰型”,本幅车载作用产生的位移峰值远大于另一幅对向车载作用产生的,且动位移群洞效应小。动应力沿洞周呈非对称的“四叶草型”分布,动应力往拱肩部位集中,双幅车道满载时拱肩动应力幅值比其他方案明显增大,这种长期效应不容忽视,应提出合理的车道布载形式。各岩土体弹性模量对动应力传递影响较大,表层弹性模量越大,动应力衰减越快,但到达隧道结构时出现反射、增大现象,增大路面刚度或隧道加固圈范围可降低动应力对隧道的影响。合理控制车流密度可使得下覆隧道拱肩动应力显著降低,且循环车载作用会使得隧道动应力峰值增大60.98%~81.3%。通过影响度分析,表明四车道满堵车时下方隧道围岩动应力是半幅堵车的12.68倍。