落石沖擊下拱形明洞結構概率可靠性研究.pdf

1、隨著高速鐵路向西部艱險山區(qū)的延伸，鐵路隧道工程的修建難度和建設規(guī)模越來越大，但受地質條件和施工擾動等因素的影響，使得隧道洞口段成為最易遭受落石侵襲的地段，而拱形明洞結構由于受力合理，抗沖擊性能強，且與暗洞過渡自然等優(yōu)點，日漸成為落石多發(fā)區(qū)普遍采用的防護措施。本文以客運專線雙線隧道拱形明洞為研究對象，通過文獻調研，理論分析和三維顆粒流離散元(PFC3D)模擬的方法，對落石沖擊下拱形明洞結構的概率可靠性進行了系統(tǒng)研究，主要研究成果如下:

2、r>　　1、通過對實際落石災害和室內模型試驗的調研分析，結合離散元顆粒流模擬結果，可以確定落石沖擊下拱形明洞結構表現(xiàn)為局部的失效破壞。根據(jù)落石沖擊下拱形明洞結構的力學響應特征和荷載分布形態(tài)，可將明洞失效部分簡化為四邊固支鋼筋混凝土方形板，按剛塑性板靜態(tài)失效荷載的計算方法，得出結構在落石沖擊下的極限承載力表達式。
　　2、利用三維顆粒流離散元模擬方法，對不同落石高度、不同落石重量及不同回填土厚度條件下，落石沖擊方形平板結構試驗進行模

3、擬，確定了平板不同尺寸范圍內所受的落石沖擊荷載，結合對應的工況組合條件，建立了關于落石沖擊中心集中力和均布壓力的回歸分析表達式，以此來反映落石沖擊荷載的變化規(guī)律。
　　3、根據(jù)已確定的結構極限承載力和落石沖擊荷載聯(lián)立得到極限狀態(tài)方程，結合隨機變量的分布類型和概率統(tǒng)計特征，采用適用于包含非正態(tài)隨機變量可靠性分析的當量正態(tài)化法，通過編寫MATLAB程序對結構可靠指標進行計算，求得落石沖擊下拱形明洞結構的可靠指標最小值為2.85，對應的