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软弱破碎地层围岩稳定性差,与支护间接触压力大,支护结构应力状态复杂,因此支护结构的支护性能是满足隧道施工及运营期安全与稳定的重要保障。高强钢筋格栅拱架是以高强钢筋为主材的一种格栅拱架形式,具有支护强度高,与混凝土黏结性好,重量轻等诸多优点,但其在公路隧道软弱破碎围岩中的支护性能仍有待考量。为此,结合圆管弹性应变理论推导出的支护刚度计算公式,对不同拱架结构进行等截面换算,得出高强钢筋格栅拱架和型钢拱架的支护特征曲线;采用有限元数值计算方法将钢拱架与混凝土分部建模,进一步分析2种支护拱架的力学特性和变形特征;最后在现场开展对比试验,通过监测沉降收敛位移、围岩压力、拱架应力,分析施工中高强钢筋格栅拱架的支护性能。理论验算和数值分析结果表明,高强钢筋格栅拱架与I20b型钢拱架的极限承载力基本相同,但高强钢筋格栅拱架支护刚度相较I20b型钢拱架弱,I20b型钢拱架对变形控制能力更强;现场对比试验结果显示,2种支护拱架产生的收敛变形相差不多,且围岩接触压力分布规律基本相同,高强钢筋格栅相较I20b型钢拱架的承载应力更高,但远小于材料本身屈服强度;此外,现场施工表明采用高强钢筋格栅拱架能有效提升人工支护作业效率,对于特长公路隧道快速施工具有更好的应用价值。综合分析,高强钢筋格栅拱架在软弱破碎地层能够提供与I20b型钢拱架相近的支护抗力,适用作特长公路隧道软弱破碎围岩的初期支护拱架结构。 相似文献
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为提高隧道立拱质量和效率,解决人工立拱在隧道施工中存在的搭接部位不牢靠、错位以及劳动强度大等问题,基于新型多功能作业台车,结合装配式隧道及地下工程建造技术理念,设计一种适用于机械化装配的折叠式钢拱架。依托新乌鞘岭隧道进口段机械化装配施工,对折叠式钢拱架的装配性能进行现场试验并对其承载特性进行数值分析,结果表明: 1)折叠式钢拱架的装配性能可以满足隧道机械化装配的要求; 2)承载性能可以满足设计要求,且试验段隧道拱顶沉降为706 mm; 3)提高了钢拱架安装质量和效率,降低了工人的劳动强度。最后,总结折叠式钢拱架立拱关键技术要点。 相似文献
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根据某隧洞工程2^#支洞钢拱架加工和支护的实际经验,通过对钢拱架材料特性的分析,计算了小断面、小半径隧洞钢拱架支护受力的极限值;介绍了小断面隧洞钢拱架支护的施工技术及质量控制措施。 相似文献
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