连拱隧道设计荷载的确定方法

为了给连拱隧道的设计计算提供理论依据,并为以后扩大修建连拱隧道提供支持,提高中国的连拱隧道设计水平,尽可能地减少连拱隧道中隔墙设计的随意性,基于双塌落拱的假定,即认为隧道松动压力的计算值应在半结构宽度与整个开挖宽度相应的松动压力之间取值,并结合现场监测数据,提出了一种新的连拱隧道的荷载确定方法,建立了深、浅埋连拱隧道荷载模式。最后将该方法应用于云南思小高速公路连拱隧道设计中,取得了良好的经济和社会效益。     

复合式直中墙连拱隧道在复杂地形条件下的应用

高速公路连拱隧道可分为整体式和复合式2种主要结构形式,根据中墙的特点,每种结构又可分为直中墙及曲中墙,共4种形式。文章从连拱隧道中墙的构造、连拱隧道跨度、隧道结构防排水3方面对不同结构形式的连拱隧道进行分析比较,阐述不同结构形式的适用条件及优缺点,重点讨论复合式直中墙结构形式连拱隧道在复杂地形及富水地区条件下的优越性。结合工程实例,从设计情况、施工方法及关键部位施工3个方面介绍复合式直中墙连拱隧道在复杂地形条件下的应用及施工技术,为类似工程提供借鉴。     

无中墙连拱隧道爆破振动响应特性及安全控制措施

无中墙连拱隧道相较传统连拱隧道取消了中墙结构，其先行洞与后行洞初支拱架相互搭接构成整体隧道结构，因此在后行洞爆破开挖时，先行洞及连拱处的爆破振动安全控制极为关键。依托榨坊隧道工程，开展后行洞爆破振动跟踪监测，并对先行洞二衬的爆破振动衰减规律及频谱特性进行了分析；通过LS-DYNA三维有限元数值模拟，研究了先行洞横断面及轴向的爆破振动响应特性，比较分析了注浆加固及布设减震层对连拱处三角区围岩与先行洞衬砌结构的安全控制效果，并通过现场监测，对其应用于实际工程的控制效果进行了评价。实测数据显示：无中墙连拱隧道后行洞开挖时，先行洞边墙二衬的水平径向振动强度最大，且以掏槽孔爆破振动为主，主频集中在40～65 Hz。数值分析显示：先行洞爆破振动速度沿其横断面和轴向的分布均不对称，迎爆侧振动速度显著大于背爆侧，且迎爆侧拱腰至拱肩部位的振速最大；受波传播路径的影响，先行洞未开挖方向的振速相对较高，爆破振动速度沿隧道已开挖方向衰减更快；围岩超前注浆加固可保证连拱处上方三角区围岩的稳定与安全，可分别降低振速和最大主应力69.2%和57.9%;布设减震层可有效控制先行洞衬砌结构的振动安全，可分别降低拱腰和拱...     

衬砌背后空洞对连拱隧道结构受力和破坏的影响研究

为研究衬砌背后空洞而诱发的连拱隧道结构破坏机制及解决维修整治难题，以衬砌背后存在空洞时的连拱隧道为研究对象，通过相似模型试验和有限元数值模拟，研究空洞位置及尺寸变化时连拱隧道围岩压力分布、结构安全状态及破坏演化规律。结果表明： 1）因为衬砌背后空洞的存在，连拱隧道内侧拱肩的土压力大于外侧拱肩，雁形区承受较大的围岩荷载； 2）空洞位置发生变化时，空洞同侧隧道拱顶、拱腰裂缝的形态及传播规律差距显著，空洞对侧隧道以及连拱隧道底部的影响相对较小； 3）当空洞位于中墙顶部时，拱顶安全系数比空洞位于其他位置时更小，而裂缝尺寸更大，且拱顶裂缝最早出现； 4）随左洞拱顶空洞尺寸的增加，中墙与右洞拱部交接处越容易产生裂缝，连拱隧道破坏程度越严重，空洞角度比空洞深度对连拱隧道结构破坏影响更明显，空洞角度的增加使得空洞区域内、空洞左侧边缘及左拱脚的裂缝更早出现。研究揭示了空洞位置及尺寸变化时的连拱隧道裂缝分布规律及扩展过程，建议对连拱隧道衬砌背后形成大尺寸的空洞及时进行注浆充填。     

连拱隧道衬砌厚度不足对结构安全性的影响研究

为解决因衬砌厚度不足而诱发的连拱隧道结构裂损及安全问题，针对整体式曲中墙连拱隧道，通过相似模型试验，重点研究衬砌厚度不足条件下连拱隧道围岩压力特征、衬砌内力分布以及裂损演化规律。研究结果表明： 1)连拱隧道中墙墙角部位的弯矩最大，中墙墙角外表面产生裂缝,内表面结构压溃，裂损程度最为严重，为最不利位置。 2)衬砌厚度不足部位的边缘是衬砌薄弱截面，左线左拱肩存在衬砌厚度不足时，厚度不足位置右边缘的衬砌内侧开裂；左线左边墙存在衬砌厚度不足时，厚度不足位置上边缘的衬砌外侧开裂。 3)连拱隧道中墙顶部与拱腰接触部位出现较大的拉应力，衬砌厚度不足位置的改变对中墙顶部衬砌受力造成一定的影响，厚度不足位置对侧隧道中墙右上角部位的裂缝出现晚于拱顶裂缝，是连拱隧道结构破坏的重点区域。     

偏压荷载作用下连拱隧道衬砌裂缝仿真分析

通过介绍连拱隧道衬砌裂缝仿真模拟基本原理,分析连拱隧道偏压荷载产生的原因,并针对隧道衬砌处于偏压荷载情况下裂缝的形成和发展进行了数值仿真分析,可为连拱隧道设计、施工及维修管理提供参考。     

连拱隧道荷载研究

针对先施作中墙,后施作一侧衬砌,完成后再施作另一侧衬砌的施工方法,本文提出了一种连拱隧道荷载的确定方法。文中接着根据连拱隧道的承载特点,分析计算了单侧承载及整体承载条件下的隧道内力,据此提出了一种简化为单拱的计算方法。比较表明将连拱隧道整体承载简化单拱承载计算时,可取得较好的拟合效果。     

连拱隧道中墙稳定性及合理宽度研究

沪蓉西高速公路分岔连拱隧道中墙结构的稳定性及合理宽度确定是设计施工中的首要问题.针对连拱隧道设计采用的整体式直中墙和复合式曲中墙2种结构,建立了不同的三维数值模型,采用三维弹塑性损伤有限元分别进行了研究.分析了不同埋深、不同中墙宽度情况下连拱隧道的稳定性及中墙变形受力情况、损伤区和屈服区分布.研究表明2种中墙内的损伤区和塑性区主要分布在中墙上部和底部,并随埋深增大和中墙宽度减小而增大,该部位是薄弱部位,应重点加固,相同条件下直中墙的受力和稳定性比曲中墙好,设计中应该优先选用直中墙.最后建立了中墙完好宽度与埋深和中墙宽度的多元线性回归预测模型,该模型可以根据埋深和中墙宽度预测中墙的完好宽度,从而确定中墙合理宽度.     

水平层状岩体连拱隧道施工数值模拟与现场实测

针对水平层状岩体火麻冲连拱隧道,考虑不同强度岩层组成的软硬互层岩体,利用数值模拟手段进行隧道施工全过程分析。结合现场实测,探讨了水平层状岩体条件下连拱隧道围岩与支护结构变形受力特点。指出连拱隧道结构设计与施工过程的薄弱环节,可为相关工程提供参考。     

水平层状岩体连拱隧道施工数值模拟与现场实测

针对水平层状岩体火麻冲连拱隧道,考虑不同强度岩层组成的软硬互层岩体,利用数值模拟手段进行隧道施工全过程分析。结合现场实测,探讨了水平层状岩体条件下连拱隧道围岩与支护结构变形受力特点。指出连拱隧道结构设计与施工过程的薄弱环节,可为相关工程提供参考。     

双向8车道连拱隧道中墙及二衬结构分析

采用有限元方法对双向8车道连拱隧道中墙及二衬结构进行分析,根据计算结果提出了设计中需注意的关键点。     

高烈度地震区连拱隧道薄直中墙抗减震措施及破坏模式研究

依托宁巧隧道出口段薄直中墙连拱隧道工程,针对其地震烈度高、中隔墙薄(宽厚比仅为0.19)的特点,通过有限差分数值方法,研究了钢带加固、中墙上端和下端设置隔震橡胶支座3种措施的抗震性能。在Ⅷ度和Ⅸ度地震烈度情况下分别对比不同措施对中墙及隧道整体的抗震效果,最后通过振动台试验,研究了有无钢带加固连拱隧道结构在地震作用下的破坏特征。结果表明：连拱隧道薄直中墙抗震受力最不利位置在中墙底部;上述措施均使得直中墙内力减小,安全系数提高;仅从中墙受力来看,优先推荐中墙下端设隔震支座措施;从连拱隧道整体来看,应优先推荐钢带加固;振动台试验表明连拱隧道结构破坏模式主要为受弯破坏,且严重震害集中在与中墙连接的拱肩和拱脚部位,验证了钢带加固抗震措施对连拱隧道结构震害程度的减弱具有显著效果。     

双连拱隧道结构型式分析及施工关键技术探讨

文章探讨了连拱隧道的不同结构形式的特点，并就连拱隧道施工中的中墙防水、施工顺序安排和中墙的稳定等关键技术进行了初步分析探讨。     

双跨连拱隧道中墙防排水设计与施工

中墙防水是双跨连拱隧道结构防水的关键。吴家庄隧道根据“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则,采用复合式中墙设计和“动态排水”的施工措施,从根本上解决了连拱隧道中墙防水的难题。     

半明半暗连拱隧道设计施工技术研究

提出了连拱隧道在地形斜交情况下半明半暗的设计思路,介绍了半明半暗连拱隧道设计的主要计算模拟过程,为山区高速公路连拱隧道减少边坡开挖,最大限度地保护自然环境,为陡坡地段连拱隧道的设计施工提供了一种新方法.     

筲箕湾连拱隧道结构稳定性分析

对于连拱隧道而言，其整体的稳定性，衬砌的稳定性和强度都比单拱隧道要差，通过对筲箕湾连拱隧道进行二维线弹性平面应变计算，分析其结构的稳定性，对连拱隧道的设计和开挖施工工艺优化提出几点认识与看法。     

连拱隧道结构型式及施工关键技术的探讨

探讨了连拱隧道不同结构形式的特点,并就连拱隧道施工中的中墙防水、施工顺序安排和中墙的稳定等关键技术,进行了初步分析和探讨。     

连拱隧道结构设计与施工技术演变

结合连拱隧道设计经验与实施效果,对连拱隧道的结构设计和施工工艺进行探讨,分析不同结构形式连拱隧道的优缺点。对无导洞连拱隧道大跨度设计模型和施工工艺进行分析,运用有限元软件对无导洞施工方案进行了计算分析,为连拱隧道设计和施工提供借鉴。     

某连拱加小净距隧道穿越公墓区的设计分析

苏州市凤凰山隧道属于软弱围岩中浅埋大跨度连拱加小净距隧道,且隧道穿越凤凰山公墓区,隧道上方公墓密集,对隧道设计和施工要求很高。根据工程类比,初步确定隧道的支护参数;建立有限元计算模型,对隧道进行受力分析,并结合现场监控量测数据对支护参数进行调整;建立适合于复合式中墙连拱隧道的荷载结构法计算模型,对二次衬砌进行配筋计算;对传统的隧道防排水体系进行适当改进;并计算确定隧道爆破施工和机械开挖的埋深分界点,以确保隧道安全通过公墓区。     

一种无中导洞连拱隧道衬砌开裂原因分析及结构优化

为解决传统连拱隧道中导洞法施工工序繁琐、结构受力转换复杂等问题,云南某隧道采用了一种无中导洞连拱隧道,其后行洞钢拱架焊接于先行洞钢拱架,使初期支护相互搭接形成了连拱隧道中墙,从而避免了中导洞开挖,但在隧道施工中,先行洞二次衬砌左侧起拱线至左拱腰出现了大量纵向与斜向裂缝。结合隧道实际地质和施工状况,运用Flac3d建立了地层-隧道结构数值模型,研究分析了初期支护各自独立封闭成环和初期支护搭接处界面特性对无中导洞连拱隧道衬砌开裂的影响。结果表明:后行洞初期支护独立闭合成环时,即使初支结构之间产生了一定的滑移,隧道衬砌结构仍处于安全状态;后行洞初期支护未独立闭合成环时,搭接处会产生较大的相对滑移,初期支护承载力不能充分发挥,难以有效控制围岩变形和塑性区发展,先行洞二次衬砌承受了较大的围岩荷载,其左拱腰内侧边缘拉应力远超过了衬砌混凝土的抗拉强度,由此造成了左拱腰处衬砌开裂。因此,为避免无中导洞连拱隧道衬砌出现裂缝,建议在设计中应使连拱隧道初期支护各自独立闭合成环,合理加强中墙位置初期支护结构,施工中对关键施工环节、关键受力部位采取有效控制措施,保证支护结构的整体承载力。