隧道新型波纹板支护结构受力特性与影响分析.pdf

第 18 卷 第 6 期 铁道科学与工程学报 Volume 18 Number 6
2021 年 6 月 Journal of Railway Science and Engineering June 2021
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DOI: .43 1423/
隧道新型波纹板支护结构受力
特性与影响分析
孙克国 1，洪依勤 1，匡亮 2，侯宗豪 1，谭永杰 2，赵楚轩 1，肖支飞 1
(1. 西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室，土木工程学院，四川 成都 610031；
2. 中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)
摘 要：提出一种新型的钢制波纹板结构作为隧道初期支护，并用国外圆形隧道波纹断面的应力公式与有限元计算方法进
行对比分析，结合 ANSYS 有限元软件分析不同厚度、荷载影响下波纹板结构承载能力的变化趋势，并着重分析波纹板内外
侧波峰波谷的受力特性；同时结合计算结果用非线性多项式拟合手段给出了波纹板承载能力随厚度、荷载变化拟合公式。
研究结果表明：有限元数值计算与 Clark 应力解计算结果差异在 11% 以下，验证有限元计算精度；波纹板结构拱顶最大位移
以及最大应力随着波纹板厚度的增加均不断减小，且减小的幅度随着厚度的增加不断减弱，而位移以及应力随着顶部竖向
荷载的增大均不断增大，变化趋势近似为一次线性；波纹板结构整体受压，其外侧应力大于内侧，且结构主要以外侧波峰
承担围岩压力，外侧波谷受力除仰拱外均小于波峰，结构内侧应力主要来源于外侧应力传递；基于非线性拟合原理，用三
次多项式对位移应力随厚度荷载的变化趋势拟合精度接近 1。针对以上波纹板结构的承载特性，可为今后隧道新型衬砌支
护提供参考帮助。
关键词：波纹板结构；数值模拟；波峰波谷；多项式拟合
中图分类号：TU921 文献标志码：A
文章编号：1672-7029（2021）06-1513-08
Analysis of mechanical characteristics and influence of a new corrugated plate for
tunnel primary support
SUN Keguo1, HONG Yiqin1, KUANG Liang2, HOU Zonghao1, TAN Yongjie2,