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拓扑优化方法在软弱围岩隧道结构优化中的适用性研究

发布时间:2018-03-17 07:48

  本文选题:软岩隧道 切入点:仰拱隆起 出处:《河南理工大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着我国公路建设的发展,高速公路隧道工程日益增多,然而隧道支护结构的设计仍然采用传统的设计方法,导致安全系数普遍偏大,不能充分兼顾经济和结构安全稳定的要求,达不到既经济又合理的目的。针对传统隧道支护结构,有必要提供新的优化设计方法。鉴于此,本文结合水塘隧道仰拱底鼓隆起断面的支护结构,运用拓扑优化理论,对隧道支护结构进行优化设计。主要研究内容和结论如下:(1)总结国内外软岩隧道的研究现状,分析隧道仰拱破坏的原因和隧道仰拱的力学模型,探讨了隧道断面仰拱型式优化对软弱围岩隧道整体结构受力及安全性的重要影响。(2)基于拓扑优化基本理论,针对水塘隧道仰拱破坏严重断面,结合现场工程概况和实测分析结果,对隧道仰拱底鼓隆起断面型式进行拓扑优化分析,确定隧道仰拱结构合理的曲率半径;对比优化前后隧道仰拱关键部位安全系数,论证了拓扑优化理论在隧道结构优化设计的可行性,为水塘隧道仰拱隆起病害整治提供了理论指导。(3)运用拓扑优化理论,对长沙地铁一号线下穿重点建(构)筑物典型断面地层加固圈进行数值仿真,确定了地层加固圈合理位置和范围,确保了地铁盾构顺利施工及建(构)筑物的安全。
[Abstract]:With the development of highway construction in our country, the highway tunnel engineering is increasing day by day. However, the traditional design method is still used in the design of tunnel support structure, which leads to the safety factor being higher generally. The requirements of economic and structural safety and stability cannot be fully taken into account and can not achieve both economic and reasonable goals. In view of the traditional tunnel support structure, it is necessary to provide a new optimization design method. Combined with the support structure of the uplift section of the inverted arch bottom of Shuitang tunnel, this paper uses the topology optimization theory to optimize the design of the tunnel support structure. The main research contents and conclusions are as follows: 1) summarize the research status of soft rock tunnel at home and abroad. This paper analyzes the reason of tunnel inverted arch failure and the mechanics model of tunnel inverted arch, and discusses the important influence of tunnel section inverted arch type optimization on the stress and safety of the whole structure of soft surrounding rock tunnel. In view of serious damage section of inverted arch in reservoir tunnel, combined with field engineering survey and measured analysis results, topology optimization analysis is carried out to determine the reasonable curvature radius of tunnel inverted arch structure by means of topological optimization analysis on the section type of tunnel inverted arch bottom bulge uplift. By comparing the safety factors of the key parts of the inverted arch of the tunnel before and after optimization, the feasibility of the topology optimization theory in the optimal design of the tunnel structure is demonstrated, which provides theoretical guidance for the treatment of the elevation disease of the inverted arch in the reservoir tunnel. Through numerical simulation of typical cross section stratum reinforcement circle under Changsha Metro Line 1, the reasonable position and range of stratum reinforcement ring are determined, and the safety of subway shield construction and construction is ensured.
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U455.7

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本文编号:1623822

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