公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及開挖方案的優(yōu)化.pdf

1、隨著國家對公路建設(shè)投資的增加，高等級公路發(fā)展迅速，公路隧道建設(shè)規(guī)模也越來越大，數(shù)量越來越多，其工程造價在整個公路工程建設(shè)中所占的比重也越來越大。如何充分利用現(xiàn)有設(shè)計理論及實踐經(jīng)驗，如何以最經(jīng)濟的方式建造出安全、合理的隧道是廣大科技工作者和工程界人士所關(guān)心的問題。 本文依托廣東省交通廳重點研究項目“雙洞八車道公路隧道建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”，以京珠高速龍頭山扁平特大斷面公路隧道為研究對象?；诂F(xiàn)行的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)手法

2、，在“同濟曙光數(shù)值計算平臺”上實現(xiàn)了隧道優(yōu)化程序模塊的研制。并在文章的最后，對龍頭山隧道的開挖方案進行比較，得出一系列相關(guān)結(jié)論。 首先推導(dǎo)了五心圓斷面隧道的面積計算公式和輪廓確定方法，并利用現(xiàn)代優(yōu)化算法——遺傳算法，結(jié)合現(xiàn)行隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，在保證隧道結(jié)構(gòu)安全的前提下，建立了以單斷面及隧道全長全斷面的工程造價為目標(biāo)函數(shù)的隧道結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，選取幾個對隧道造價最為重要的因素作為優(yōu)化變量，并將該優(yōu)化模型在同濟曙光數(shù)值平臺上實現(xiàn)。

3、 其次，以龍頭山隧道為例，對隧道的各個地質(zhì)斷面分別進行單一斷面的優(yōu)化計算，得出最合理的斷面形式，并將優(yōu)化的結(jié)果與現(xiàn)有設(shè)計進行比較，指出現(xiàn)有設(shè)計的不足。將整個龍頭山隧道作為一個整體，假定整條隧道的內(nèi)輪廓不變，以隧道總造價作為目標(biāo)函數(shù)，進行隧道的整體優(yōu)化，將該優(yōu)化結(jié)果與現(xiàn)有設(shè)計進行比較，指出現(xiàn)有設(shè)計的不足并分析原因。 最后采用施工動態(tài)分析有限元軟件同濟曙光GeoFBA，采用地層結(jié)構(gòu)法，對V級圍巖條件下隧道斷面進行優(yōu)化分析，得出合理