寒区隧道洞口附近衬砌冻害规律及防治对策研究
发布时间：2020-06-29 19:13
【摘要】：近年来随着我国经济的迅速发展,基础设施建设投资规模不断扩大,我国在寒冷地区修建了大量的公路隧道和铁路隧道。寒冷地区修建隧道技术比一般地区要复杂的多,其中一个关键的问题是寒区隧道一般受到季节性冻融、冻胀的影响,这种周期性冻融及冻胀作用将造成隧道结构的破坏。隧道洞口段一般埋深较浅,容易受到地表降水的渗流影响,洞口附近衬砌及围岩常年受到外界大气温度变化的影响,更容易在温度场的影响下产生结构破坏,洞口附近发生冻害的几率大大高于洞内段,因此寒区隧道的研究重点就是隧道洞口附近的防寒保温设计。本文依托冀北寒区某隧道,对该隧道冬季情况下的温度场进行了实测和分析,利用数值模拟方法研究了不同因素对寒区隧道温度场的影响规律,对保温隔热层的保温效果及合理设置进行了研究,并对寒区隧道洞口附近衬砌结构应力变化规律进行了研究。主要得出以下结论:(1)通过整理分析冀北寒区某隧道现场实测数据,得到了该隧道空气温度场在冬季的分布规律。利用流体分析软件FLUENT建立了主导风作用下的隧道流固耦合瞬态热分析三维模型,模拟分析了进风风速、外界温度和围岩温度三种因素对寒区隧道温度场的影响规律。(2)为了研究保温层的保温效果及合理选用,利用有限元软件ANSYS建立了隧道断面二维模型,计算分析了寒区隧道围岩在无保温层和铺设保温层两种情况下的温度场分布,研究分析了保温层在不同温度和不同材料条件下的保温效果,结合实测温度数据对保温层的合理铺设厚度及长度进行了分析研究,对寒区隧道保温层的设计具有一定的参考意义。(3)以冀北寒区某隧道为工程背景,建立了温度场与应力场耦合的计算模型,模拟分析了在温度场影响下的衬砌结构应力场及位移场的变化规律。在温度场影响下,埋深40m断面处衬砌最大拉应力相较初始应力场增加了57.3%,埋深14m断面处衬砌最大拉应力相较初始应力场增大了226.8%,埋深较浅处的隧道断面受到较大的冻胀力,因此在隧道浅埋段应重点考虑冻胀力对衬砌结构的影响。
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U457.2
【图文】：
河北建筑工程学院硕士学位论文第 2 章 寒区隧道现场温度监测结果分析2.1 冀北寒区某隧道工程概况冀北寒区某隧道是张家口城市快速路西环连接线的主线工程，起讫桩号为K0+281～K2+000，全长 1719m，属于长隧道。该隧道按照设计速度为 60km/h的双向两车道二级公路标准设计，隧道衬砌横断面轮廓采用三心圆方案设计。隧道建筑限界净宽 12.5m，内轮廓净高 7.35m，内轮廓净空面积 79.3 3 Ｋ淼澜隹诘孛踩缤
本文编号：2734230
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U457.2
【图文】：
河北建筑工程学院硕士学位论文第 2 章 寒区隧道现场温度监测结果分析2.1 冀北寒区某隧道工程概况冀北寒区某隧道是张家口城市快速路西环连接线的主线工程，起讫桩号为K0+281～K2+000，全长 1719m，属于长隧道。该隧道按照设计速度为 60km/h的双向两车道二级公路标准设计，隧道衬砌横断面轮廓采用三心圆方案设计。隧道建筑限界净宽 12.5m，内轮廓净高 7.35m，内轮廓净空面积 79.3 3 Ｋ淼澜隹诘孛踩缤
本文编号：2734230
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