黄土公路隧道钢管混凝土支护结构参数研究

发布时间：2017-10-17 04:34

  本文关键词：黄土公路隧道钢管混凝土支护结构参数研究

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【摘要】：初期支护是隧道的主要支护结构,在黄土隧道中更是如此。黄土公路隧道的围岩变形量大、变形时间长,导致初期支护刚度不足以及二次衬砌开裂等问题,使得隧道施工中的安全隐患大大增加。因此探究大刚度、受力大、性能强的拱架结构作为黄土公路隧道的初期支护结构是至关重要的。基于此思想,本文提出采用大管径的钢管混凝土拱架结构来代替传统的钢架支护结构,具有更大的刚度、受力大等优势。在此基础上,本文通过理论计算对其与传统的钢架支护的刚度作了对比分析,同时通过ANSYS有限元对比分析了两者的支护效果及受力特性。突出大管径钢管混凝土作为黄土公路隧道的一种新型支护结构,在刚度及受力特性上的显著优势,进而能够更好的控制围岩的变形。其受力大的特点,也能够间接减少二次衬砌的负担,对于黄土隧道的大变形、变形时间长等问题能够得到很好的改善。在其作为初期支护结构进行施工前,要对其局部结构的参数进行优化设计。因此,通过ANSYS有限元对支护结构进行截面选型,对结构的节点套管参数进行了优化,确定了合理的节点套管位置,较优的套管尺寸,保证其在一定的参数情况下达到更高的支护效率。其次,对比分析了钢管混凝土翼板以及支护间距参数对支护效果的影响,通过不同参数组合下的围岩变形,突出支护结构的间距对支护效果的显著影响,同时确定了支护效果较优的翼板和支护间距的参数组合。
【关键词】：黄土隧道 初期支护 钢管混凝土 套管 翼板 支护间距
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 研究目的和意义10-11
• 1.3 国内黄土隧道研究现状11-12
• 1.4 国外黄土隧道研究现状12-13
• 1.5 黄土隧道现有支护结构形式13-15
• 1.6 钢管混凝土及钢管混凝土拱架的国内研究现状15-17
• 1.7 本文的主要研究内容17-19
• 第二章 黄土隧道工程特性及支护理论19-30
• 2.1 黄土的分类及主要特征19
• 2.2 黄土围岩支护理论及特征曲线19-22
• 2.2.1 黄土隧道支护理论19-21
• 2.2.2 黄土隧道支护特征曲线21-22
• 2.3 影响黄土隧道围岩压力的因素分析22-23
• 2.4 黄土隧道的施工方法及要点23-26
• 2.4.1 黄土隧道的施工方法23-25
• 2.4.2 黄土隧道的施工要点25-26
• 2.5 围岩破坏模式26-27
• 2.6 黄土隧道围岩稳定的关键技术27-28
• 2.7 关于黄土隧道中拱架结构的满足要求28
• 2.8 小结28-30
• 第三章 钢管混凝土支护体系研究与选型30-48
• 3.1 引言30-31
• 3.2 钢管混凝土结构的特性31-32
• 3.3 钢管混凝土支护刚度影响分析32-34
• 3.4 钢管混凝土截面形式比选34-37
• 3.4.1 钢管混凝土的分类34-35
• 3.4.2 抗弯截面系数对比及分析35-36
• 3.4.3 刚度对比及分析36-37
• 3.5 钢管混凝土支护的数值模拟对比分析37-47
• 3.5.1 隧道设计力学模型分类37-38
• 3.5.2 黄土本构关系的选择38-39
• 3.5.3 模型的建立39-40
• 3.5.4 参数的确定40-42
• 3.5.5 模拟结果对比分析42-47
• 3.6 小结47-48
• 第四章 钢管混凝土节点套管优化设计48-61
• 4.1 有限元模型的建立48
• 4.2 钢管混凝土节点套管位置的确定48-53
• 4.2.1 选取比选对象48-50
• 4.2.2 确定节点套管参数50-51
• 4.2.3 建立模型51-52
• 4.2.4 模拟结果分析52-53
• 4.3 确定节点套管尺寸53-60
• 4.3.1 以拱顶为研究对象54-56
• 4.3.2 以拱腰为研究对象56-58
• 4.3.3 以拱脚为研究对象58-60
• 4.4 小结60-61
• 第五章 钢管混凝土翼板及支护间距的敏感性对比61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 选取组合参数61
• 5.3 有限元模型的建立61-64
• 5.4 模拟结果对比分析64-69
• 5.4.1 翼板变化对支护效果的影响64-65
• 5.4.2 支护间距变化对支护效果的影响65-67
• 5.4.3 两种支护效果对比分析67-69
• 5.5 小结69-71
• 第六章 结论与展望71-74
• 6.1 结论71-72
• 6.2 进一步的展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：1046857