多源载荷作用下隧道衬砌结构安全性分析和控制的研究

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1、原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：塑复日期：丛年三月鱼日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其

2、它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：．季灸笺导师签名酗k益日期：旦年』月鱼日导师签名汹硷垡日期：塑!!年土月鱼日硕士学位论文摘要多源载荷作用下隧道衬砌结构安全性分析与控制研究摘要：铁路隧道作为铁路线上的重要设施，在改善线形，缩短里程等方面起着重要作用。但随着隧道的服役时间增长，由于设计、施工缺陷以及外部环境作用，隧道衬砌出现不同程度的缺陷和病害，影响结构的承载力，严重威胁行车的安全。在铁路隧道运营阶段，列车振动作用是导致衬砌病害的一个重要因素。本文依

3、托某铁路隧道工程，采用现场检测与数值模拟相结合的方法，进行静载荷和动载荷作用下隧道衬砌结构的安全性及衬砌结构安全控制对策的研究，旨在保障行车安全，并延长隧道的使用寿命。本文的主要研究内容及成果如下：(1)系统归纳总结了铁路运营隧道的常见病害类型，对其形成机理与危害进行了综合分析。结合某铁路隧道工程，采用读数显微镜、激光断面仪、地质雷达等对衬砌结构的缺陷和病害进行了检测，同时根据相应的规范对衬砌结构的安全等级进行了评定，结果为A1级(严重)，需要对隧道结构进行加固处理。也为后面数值模拟研究提供了基础资料。(2)从隧道结构计算理论出发，针对荷载一结构模型的

4、不足，选取某铁路隧道的典型断面，采用地层一结构模型建立了静载荷作用下隧道结构一围岩相互作用的平面有限元模型。根据衬砌弯矩和轴力，运用破损阶段法计算衬砌单元截面的安全系数，判断衬砌结构的安全性。结果满足规范的要求。(3)采用动力有限元法，运用ANSYS软件建立了某铁路隧道浅埋段，受多动载荷作用断面的动力有限元模型，采用人工激振函数模拟列车荷载，分别模拟了列车和汽车动载荷单独作用，共同作用下衬砌结构的响应。研究结果表明：列车振动荷载影响最大的位置为仰拱，边墙次之，拱顶较小。而汽车荷载作用下，对拱顶部位影响较大。列车和汽车荷载共同作用下，拱底和拱顶均出现了较

5、大拉应力。(4)从振动的控制和衬砌结构病害的整治两方面，结合某铁路隧道提出了运营隧道衬砌结构安全控制对策。图91幅，表27张，参考文献73篇关键词：隧道病害；病害检测；有限元法；瞬态动力分析；整治措施分类号：II硕士学位论文AbstractControlandSafetyAnalysisofTunnelLiningStructureunderMulti．sourceLoadsAbstract：Railwaytunnelsastheimportantfacilitiesontherailwaylineplay8．1"1importantpartinimp

6、rovinglineshapeandshorteningmileage．However,withthegrowthofthetunnelservicetime，Duetothedesigning,constructiondefects，aswellastheexternalenvironment，Defectsanddiseasesinvariousdegreesoccuronthetunnelstructur．e，whichwillweakenthebearingcapacityofthelinings乜ucn盯eandwillbeaserioust

7、hreattotherailwaysafety．Traindynamicloadisoneofmostimportantfactorsthatcauseliningdiseaseduringrailwayoperation．Basedonatunnelengineering，combinedwithsitetestingandnumericalsimulationmethod，thestabilityoftunnelliningstructureunderstaticanddyllamicloadsandtunneldiseasepreventionm

8、easureswereresearched，aimingtoensuretrafficsafe