隧道襯砌設(shè)計過程中,必須科學(xué)合理地應(yīng)對圍巖物理力學(xué)參數(shù)、支護(hù)材料性能等的變異性,才能保證襯砌安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。當(dāng)前鐵路隧道設(shè)計規(guī)范以破損階段法和容許應(yīng)力法為主,將單一安全系數(shù)應(yīng)用于不同圍巖條件、不同襯砌類型的設(shè)計,造成一定的材料浪費和安全風(fēng)險。鐵路隧道近似概率極限狀態(tài)設(shè)計的研究多直接引用其它工程結(jié)構(gòu)的研究成果,缺乏對襯砌抗力和作用效應(yīng)的詳細(xì)研究,存在部分概念模糊和統(tǒng)計數(shù)據(jù)可信度不高的情況。另外,隧道襯砌可靠指標(biāo)計算廣泛采用JC法,忽略了襯砌受力狀態(tài)的不確定性,計算步驟不夠嚴(yán)謹(jǐn),計算結(jié)果可能存在偏差。鑒于此,本文以時速350km、250km客運專線鐵路雙線、單線隧道復(fù)合式襯砌為研究對象,提出了隧道襯砌可靠指標(biāo)的優(yōu)化計算方法,明確襯砌抗力和作用效應(yīng)的概念和計算方法,對以分項系數(shù)形式表達(dá)的高速鐵路隧道襯砌概率極限狀態(tài)設(shè)計進(jìn)行了研究。主要工作及研究結(jié)論如下:（1）采用Monte Carlo方法,抽樣計算高速鐵路隧道28種襯砌的力學(xué)響應(yīng),得到各單元軸力、彎矩及偏心距的統(tǒng)計特征和分布類型;利用MATLAB編制了有約束可靠指標(biāo)優(yōu)化的求解程序,通過與JC法求解的對比分析,證明了 Global Sear... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１研究技術(shù)路線??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ?Ｒｏｕｔｅ??

襯砌厚度作為基本輸入變量；抽樣計算中對各變量�。梗担サ谋ＷC率。??本研宄選取從拱頂?shù)焦暗赘鞔韱卧膹澗�、軸力、偏心距作為輸出變量，??如圖２－１為梁單元編號示意圖，從拱頂至拱底均勻選�。矗箓�單元。ＡｎｓｙｓＰＤＳ模??塊自帶的可靠性分析功能僅能輸出圖片格式的抽樣結(jié)果，過于粗略。因此本研宄??按照Ｐｙｔｈｏｎ語言格式，編寫輸出變量的儲存代碼，將每次抽樣計算的輸出變量追??加寫入ｔｘｔ文件，最終通過統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。??〇??８１??９７??圖２－１襯砌單元編號示意圖??Ｆｉｇ．?２－１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｌｉｎｉｎｇｓ’?Ｅｌｅｍｅｎｔ?Ｎｕｍｂｅｒ??拉丁超立方抽樣方法具有較好的一維投影和均勻分層分布特性，可以均勻地??覆蓋到概率分布的上下限值，因此抽樣方法選擇拉丁超立方抽樣。為確定Ｍｏｎｔｅ??Ｃａｒｌｏ法模擬次數(shù)，選取時速３５０ｋｍ高速鐵路雙線隧道襯砌（ＩＩＩ級圍巖、淺埋），??編制了?ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ有限元計算程序，分析其輸出力學(xué)響應(yīng)特征隨抽樣次數(shù)變化情??況。如圖２－２是其拱頂位置軸力、彎矩的均值和變異系數(shù)隨抽樣次數(shù)增加變化情??況。當(dāng)抽樣次數(shù)達(dá)９０００次時

列出ＩＩ級圍巖淺埋襯砌力學(xué)響應(yīng)量的分布擬合結(jié)果。選取從拱頂?shù)焦暗椎牡冢薄??２１、３９、５９、７７、９７號單元，利用Ｏｒｉｇｉｎ統(tǒng)計分析功能進(jìn)行軸力和彎矩的分布擬??合，擬合結(jié)果分別見圖２－３和圖２－４。??分布擬合的擬合優(yōu)度是擬合程度的指標(biāo)，擬合優(yōu)度＃和調(diào)整擬合優(yōu)度常??被用作由樣本數(shù)據(jù)得到的回歸模型對總體的擬合優(yōu)度指標(biāo)，越接近１表明擬合效??果較好。從表２－１２可以看出，對軸力和彎矩的抽樣結(jié)果比較符合正態(tài)分布。其他??襯砌類型及不同單元的抽樣數(shù)據(jù)亦大致服從正態(tài)分布，雖然不能完全符合正態(tài)分??布在整個坐標(biāo)軸上分布的性質(zhì)，但在一定保證率內(nèi)去除掉極端情況，正態(tài)分布假??設(shè)不失為一種好的方法。??表２－１２正態(tài)分布擬合優(yōu)度??Ｔａｂｌｅ?２－１２?Ｇｏｏｄｎｅｓｓ?ｏｆ?ｆｉｔｔｉｎｇ?ｏｆ?ｎｏｒｍａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??單元編號?１?２１?３９?５９?７７?９７??Ｒ２?０．９９６４?０．９９６５?０．９９７６?０．９９６６?０．９９６１?０．９９４１??軸力??＾ａｄｊ?０．９９６２?０．９９６４?０．９９７５?０．９９８６?０．９９５９?０．９９３８??Ｒ２?０．９９６４?０．９９６５?０．９９７６?０．９９８６?０．９９６１?０．９９４１??彎矩?２??Ｒａｄｊ?０．９９６２?０．９９６４?０．９９７５?０．９９８６?０．９９５９?０．９９３８??１６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]截至2018年底中國鐵路隧道情況統(tǒng)計[J]. 趙勇,田四明.  隧道建設(shè)(中英文). 2019(02)
[2]鐵路隧道作用(荷載)組合研究[J]. 李磊,譚忠盛.  鐵道學(xué)報. 2017(01)
[3]不同類型明洞結(jié)構(gòu)的可靠度對比分析[J]. 譚忠盛,李磊,孟德鑫,陳立保,王海.  鐵道工程學(xué)報. 2016(05)
[4]鐵路隧道復(fù)合式襯砌可靠度的分布規(guī)律研究[J]. 劉強(qiáng),譚忠盛,李少孟.  北京交通大學(xué)學(xué)報. 2016(01)
[5]鐵路隧道洞門目標(biāo)可靠度及分項系數(shù)確定方法[J]. 周佳媚,蒙國往,高波,嚴(yán)啟.  鐵道工程學(xué)報. 2015(10)
[6]鐵路隧道復(fù)合襯砌內(nèi)力計算方法研究[J]. 宋玉香,劉勇,齊鍵旭.  鐵道工程學(xué)報. 2015(08)
[7]鐵路隧道復(fù)合式襯砌作用效應(yīng)統(tǒng)計特征分析[J]. 宋玉香,劉勇,齊鍵旭,張曉靜.  鐵道工程學(xué)報. 2015(06)
[8]鐵路隧道襯砌目標(biāo)可靠指標(biāo)研究[J]. 趙東平,喻渝,趙萬強(qiáng),宋玉香,路軍富.  鐵道工程學(xué)報. 2015(06)
[9]鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)分項系數(shù)的優(yōu)化分析研究[J]. 喻渝,趙東平,宋玉香,張曉靜,齊鍵旭.  鐵道工程學(xué)報. 2015(06)
[10]基于最大熵原理與最優(yōu)化方法的隧道襯砌結(jié)構(gòu)可靠度分析[J]. 張道兵,楊小禮,朱川曲,王衛(wèi)軍.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(02)

碩士論文
[1]鐵路隧道復(fù)合式襯砌計算模型及結(jié)構(gòu)可靠度分析[D]. 齊鍵旭.石家莊鐵道大學(xué) 2014



本文編號：2986088