為研究凍脹力對結構影響的量值大小,以2022年冬奧會重大交通保障項目金家莊特長螺旋隧道為依托,通過室內試驗、導熱系數(shù)測試和COMSOL數(shù)值模擬相結合的方法,建立僅考慮圍巖凍脹的計算模型,研究保溫層和初期支護背后含水空洞對襯砌結構內力和位移的影響。研究結果表明:（1）保溫層對襯砌結構的內力減少百分比隨著計算時間的增加而有所降低,但總體保溫效果較好,保溫層的存在推遲了襯砌結構凍脹內力出現(xiàn)的時間;（2）含水空洞對結構內力影響較大,有保溫層時含水空洞的存在使初期支護最大拉應力、壓應力值增大,而二次襯砌最大拉應力、壓應力減小,無保溫層時襯砌結構的最大拉應力、壓應力均增大,且對初期支護的影響明顯大于二次襯砌;（3）保溫層能有效減小襯砌結構的最大位移,含水空洞的存在使襯砌結構由凍脹力產(chǎn)生的最大位移值減小,且不論是否有保溫層和含水空洞,襯砌結構的最大位移均位于仰拱位置;（4）研究說明保溫層和含水空洞對結構影響較大,實際工程應注意保證保溫層的質量并避免含水空洞的出現(xiàn)。 

【文章來源】：公路. 2020,65(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

數(shù)值計算模型示意

襯砌結構拱頂背后無空洞時的內力計算結果對比如圖3所示，拱頂背后有含水空洞時的內力計算結果對比如圖4所示（嵌入圖表示有保溫層時襯砌結構的內力變化規(guī)律）。由圖3、圖4可知，隨著計算時間的增加，保溫層對凍脹內力量值減少百分比有逐漸減小的趨勢，但總體上能有效減少襯砌結構的凍脹內力，且增設保溫層后襯砌結構的凍脹內力出現(xiàn)時間有所推遲；無空洞時，計算時間達到12d開始出現(xiàn)凍脹內力，隨著計算時間的增加，初期支護凍脹內力減少百分比呈現(xiàn)先減小后增大再減小的趨勢，而二次襯砌結構凍脹內力減少百分比則逐漸減小；當計算時間為60d時，增設保溫層后，初期支護最大拉應力由118.3kPa減少至19.8kPa，減少了83.3%，最大壓應力由48.7kPa減少至8.2kPa，減少了83.2%，二次襯砌最大拉應力由159.3kPa減少至30.1kPa，減少了81.1%，最大壓應力由291.2kPa減少至55.3kPa，減少了81.0%；襯砌拱頂背后有含水空洞時，增設保溫層后計算時間為32d時襯砌結構開始出現(xiàn)凍脹內力，凍脹內力減小百分比隨計算時間逐漸減�。划斢嬎銜r間為60d時，初期支護最大拉應力由3 100.4kPa減少至146.7kPa，減少了95.3%，最大壓應力由5 975.0kPa減少至201.6kPa，減少了96.6%，二次襯砌最大拉應力由475.7kPa減少至14.7kPa，減少了96.9%，最大壓應力由332.8kPa減少至25.4kPa，減少了92.4%。圖3 無空洞時襯砌結構凍脹內力隨計算時間變化

無空洞時襯砌結構凍脹內力隨計算時間變化

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]青藏鐵路多年凍土隧道隔熱保溫研究[J]. 劉小剛.  隧道建設. 2010(03)

碩士論文
[1]含空洞的高鐵隧道襯砌損傷與結構壽命的關系研究[D]. 李東清.北京建筑大學 2018
[2]山嶺淺埋隧道襯砌背后空洞的危害與防治研究[D]. 廉海亮.西南科技大學 2018
[3]高速公路隧道襯砌背后空洞影響及安全性分析[D]. 周強.重慶交通大學 2013



本文編號：3442014