運營公路隧道襯砌鋼帶加固數(shù)值模型研究.pdf

1、隨著我國交通建設的發(fā)展，隧道的建設也取得了豐碩的成果。由于使用年限的增加，越來越多的運營隧道開始出現(xiàn)病害，隧道的維護加固漸漸受到重視。本文主要研究了在隧道襯砌欠厚情況采用鋼帶加固法的數(shù)值模型。建立合理計算模型，通過數(shù)值模擬的方法研究其加固機理及加固參數(shù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于地層—結(jié)構(gòu)法理論建立隧道襯砌結(jié)構(gòu)欠厚的鋼帶加固計算模型，以具體的工程實例為背景，利用有限元軟件ABAQUS開展數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，進行鋼帶加固之

2、后，襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形有所減小，塑性區(qū)范圍減小，由貫通發(fā)生分離，表明鋼帶加固法能夠提高結(jié)構(gòu)的安全性，有效控制結(jié)構(gòu)的變形。⑵基于工程實例，在襯砌設計厚度為40cm，但實際厚度為25cm的情況下進行鋼帶加固時，通過數(shù)值模擬分析，以塑性區(qū)為評價標準研究鋼帶厚度、鋼帶寬度和縱向間距對加固效果的影響。結(jié)果表明：鋼帶在不同厚度下的加固效果變化明顯。當鋼帶寬度取0.4m，間距取1.0m，厚度分別為3mm，4mm，5mm，6mm，7mm和8mm時，隨

3、著鋼帶厚度的增加，襯砌結(jié)構(gòu)的塑性區(qū)逐漸減小。當鋼帶的厚度為3mm時，結(jié)構(gòu)的塑性區(qū)較大且發(fā)生貫通，而當加固厚度增大到8mm時，結(jié)構(gòu)的塑性區(qū)由貫通發(fā)生“分離”，鋼帶與襯砌形成的整體結(jié)構(gòu)基本能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)；鋼帶在不同寬度下的加固效果變化明顯。當鋼帶厚度取6mm，間距取1.2m，寬度分別為20cm，30cm，40m和50cm時，隨著鋼帶寬度的增加，襯砌結(jié)構(gòu)的塑性區(qū)逐漸減小。當鋼帶的寬度為20cm時，結(jié)構(gòu)的塑性區(qū)較大并發(fā)生貫穿;當鋼帶寬度增大到

4、50cm時，加固范圍內(nèi)的塑性區(qū)不再貫穿，開始出現(xiàn)“分離”，鋼帶與襯砌形成的整體結(jié)構(gòu)基本能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)；鋼帶間距不同加固效果變化明顯。當鋼帶寬度取0.4m，厚度取6mm，間距分別為0.8m，1.0m，1.2m和1.4m時，隨著鋼帶間距的減小，鋼帶間的塑性區(qū)越來越小。當間距減小到0.8m時，襯砌結(jié)構(gòu)的塑性區(qū)不再貫穿，說明此時兩鋼帶間的襯砌結(jié)構(gòu)處于安全穩(wěn)定狀態(tài)。⑶以襯砌結(jié)構(gòu)拱頂豎向位移為標準，利用正交原理對鋼帶的三個參數(shù):縱向間距、寬度和厚