双连拱隧道结构优化设计及施工方案的探讨.pdf

哈尔滨工程大学
硕士学位论文
双连拱隧道结构优化设计及施工方案的探讨
姓名:王莉
申请学位级别:硕士
专业:固体力学
指导教师:何蕴增
20070122
摘要连拱隧道具有结构合理、最小限度的占用土地、最大限度的保护自然法的总结、比选和施工过程进行的数值模拟优化研究,从减少施工工序和近年来,我国连拱隧道设计、建造有了很大发展。全国各地高等级公路和城市道路先后建成了数百座连拱隧道。同时,理论研究和设计建造经验也取得了丰硕成果。环境的优势。然而,连拱隧道也存在许多不足,例如,中墙渗漏水、二次衬砌开裂、施工工序繁杂等。本文针对对称双连拱隧道结构设计和施工中存在的问题,采用有限元软件对双连拱隧道中墙位置进行模拟比选和相关参数比较,结合常规模型中拱底处最大应力谥涤胨⒛P角度。~。口值对应的应力云图比较,同时考虑减少开挖隧道工作量的工程实际确定出。时的对称双连拱隧道模型为最优结构组合设计;通过对双连拱隧道施工方因施工爆破对围岩产生的破坏,减轻劳动强度,提高工效,缩短工期,降低工程造价的目的出发,对施工工序进行了优化,提出了连拱隧道中导洞扩大开挖法;通过对目前连拱隧道病害原因进行分析,并采用邢元分析软件对部分钢拱架最大最小主应力工序、各部位位移工序和混凝土最大最小主应力工序进行了数值模拟,针对连拱隧道结构中出现的主要病害,提出了对中墙、仰拱和毛杆的改进措施。本文通过对较多双连拱隧道设计施工资料的收集和整理,结合结构有限元数值分析,主要对双连拱隧道中墙位置和施工方案进行了优化研究,并针对有关问题提出了一些新的思路和想法,希望能对今后双连拱隧道的设计和施工有所裨益。关键词:双连拱隧道呕杓苆施工方案邢拊7╦数值分析哈尔滨‘檀笱妒垦宦畚
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趱哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意作者┳:识到本声明的法律结果由本人承担。日期:年胆月∥日
第滦髀问题的提出同时随着西部大开发战略的实施,地下工程锝到了迅速发展,隧道得到了广泛的应用,其形式也多种多样,双连拱隧道是其中的一种特殊形式,双连拱隧道与分离式单洞隧道相比有很多优点:避免了隧道洞口桥隧或路隧分幅;畅,提高线形标准;缩小了所占地下空间,提高了地下空间利用率;居民房名胜古迹;便于运营管理,有着明显的社会效益和经济效益。正因为连拱隧道上述独特的优点,我国连拱隧道得以较大的发展。目前,在全国各地高等级公路和城市道路建设中,先后建成了数以百座的连拱隧道M保粤目前,连拱隧道主要适用于特殊地形和中短规模隧道等。双连拱隧道的应用解决了分离式单洞隧道所存在的问题“·,但是其开挖断面跨度明显增大,开挖与支护相互交错,施工过程体系需经多次转换,使得围岩应力变化和衬砌荷载转换变得十分复杂。施工过程中支护体系各部分的受力和变形状况,以及围岩压力分布不明确,左右隧洞和中隔墙的相互影响难以把握,其复杂的结构形式给设计和施工带来较大的困难。了解和认识双连拱隧道在施工过我国在已建成的高等级公路中,遇到各类隧道时,主要采用了双洞分离随着国民经济建设、旅游以及国防建设的发展、交通运输需求量日益加大、高速公路在交通运输中的优势越来越明显。由于我国国土三分之二为山地或重丘,公路隧道作为高速公路的一个重要构造物发挥着极为重要的作用。节省了进出洞口路基和桥梁分幅所占土地面积;有利于路桥隧总体的线形流屋拆迁和开挖土石方数量都相对较少;有助于减少自然环境破坏和保护城郊隧道的理论研究和经验总结也取得了丰硕成果,先后有数百篇论文、科研成果和专著发表,并首次出版了有专门章节论述连拱隧道的公路设计规范薄程和运行期间的力学性状是修建此类隧道的前提条件。式方案修建,在此方面已积累了丰富的实践经验”·。但在特殊地质及地形条件哈尔滨撼檀笱妒垦宦畚
,仍显得年轻,还远未达到经典程度。现国内已建连拱隧道座数和里程总量,远远不能与分离式隧道相比,连拱隧道的设计和施工方法还不为获得有关双连拱隧道施工过程中,合理的围岩一支护体系力学性状,有必要对双连拱隧道的支护体系做进一步研究。同时对现有施工方案进行认真总结比选,得出特定环境下相应的最佳施工方案,从而为双连拱隧道的设日本及欧美等公路隧道修建技术发达的国家,连拱及小间距隧道出现历殊性和设计施工技术的复杂性,一直是各国隧道