1、雙連拱隧道中隔墻尺寸及非對稱施工研究摘要 建立平面應(yīng)變模型，模擬中隔墻尺寸變化以及中隔墻對稱施工和非對稱施工對結(jié)構(gòu)的影響。關(guān)鍵詞 雙連拱隧道 尺寸變化 對稱施工 非對稱施工本文以二類圍巖淺埋、直中墻頂部支撐為例，模擬中隔墻尺寸變化對結(jié)構(gòu)的影響，同時以二類圍巖淺埋，曲中墻頂部支撐為例，對中隔墻對稱施工和非對稱施工對結(jié)構(gòu)的影響進行研究1 計算模型本文計算模型為線彈性平面應(yīng)變模型，巖體的初始應(yīng)力場僅考慮自重應(yīng)力，只考慮一次襯砌和二次襯砌，錨桿和鋼拱架認為是安全儲備，地應(yīng)力分步釋放，開挖釋放30，初期支護完成后釋放40，二次襯砌完成后釋放其余30。圍巖和混凝土的物理力學參數(shù)根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范中相應(yīng)參

2、數(shù)確定。不計中墻配筋。各類計算參數(shù)見表1。有限元計算物理力學參數(shù) 表1材料類型彈性模量E（GPa）泊松比容重（KN.m-3）備注C2026.00.222體荷載G取10C2528.50.22319001.20.42 數(shù)值模擬分析過程及結(jié)果2.1 中隔墻寬度變化對結(jié)構(gòu)的影響中隔墻寬度增大，一襯3max、1max都減小， 且寬度在1.5米1.8米之間，3max變化顯著，1.8米2.1米之間時，3max變化平緩；一襯拉應(yīng)力1max對寬度變化的敏感程度較低，數(shù)值上沒有太大的變化，且拉應(yīng)力僅出現(xiàn)在臨時支撐中導(dǎo)洞拱頂和一些應(yīng)力集中點處，但受力范圍很小。二襯3max變化規(guī)律同一襯3max變化規(guī)律相同，中隔墻寬

3、1.5米1.8米時影響顯著，寬1.8米2.1米時影響較??；二襯拉應(yīng)力出現(xiàn)在仰拱處，在中墻寬1.5米1.8米時，二襯3max減小，而且數(shù)據(jù)變化也較大，在中墻寬1.8米2.1米時，二襯拉應(yīng)力最大值反而增大，但是增大的值很小，數(shù)據(jù)變化不明顯。中隔墻3max變化規(guī)律同一襯3max、二襯3max變化規(guī)律相同，在中隔墻寬1.5米1.8米時，數(shù)據(jù)變化顯著，中隔墻寬度變化對中隔墻壓應(yīng)力影響較大，在中隔墻寬1.8米2.1米時，數(shù)據(jù)變化平緩，中隔墻寬度變化對中墻壓應(yīng)力影響較小。中隔墻的拉應(yīng)力出現(xiàn)在中墻底部，而且，中墻1max對中隔墻的寬度變化敏感度很低，數(shù)據(jù)基本沒有變化。中隔墻相對位移最大值Umax圖1表2 不同

4、寬度中隔墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移計算結(jié)果寬度內(nèi)容1.5米1.8米2.1米一襯1max（Mpa）4.264.174.073max（Mpa）10.59.719.46二襯1max（Mpa）3.563.323.343max（Mpa）4.814.404.18中隔墻1max（Mpa）5.015.014.963max（Mpa）9.929.579.46位移U（mm）7.6897.5767.4892.2中隔墻高度變化對結(jié)構(gòu)的影響圖2一襯3max1max隨著高度增大而增大，但是拉應(yīng)力都出現(xiàn)在臨時支護拱頂和局部應(yīng)力集中點處，而且受力范圍很小。中隔墻高度變化對二襯3max1max對中墻高度的變化敏感程度很低，數(shù)據(jù)沒有太大的

5、變化。隨著中隔墻高度增大，中隔墻3max在高4.25米時壓應(yīng)力最小，高3.75米時壓應(yīng)力最大，高4.75米時壓應(yīng)力次之；而中隔墻1max由以上分析可知，中隔墻寬度對結(jié)構(gòu)的受力和位移有一定的影響，隨著中隔墻寬度的增加結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移最大值都在減小，而且寬度在1.5米1.8米之間結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移變化要明顯大于寬度在1.8米2.1米之間，其中壓應(yīng)力對寬度變化的敏感程度要大于拉應(yīng)力的敏感程度。中隔墻高度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移有影響，只是規(guī)律不統(tǒng)一，高度變化對壓應(yīng)力的影響要大于對拉應(yīng)力的影響。寬度變化對中隔墻相對位移的影響大于高度變化的影響，中隔墻寬度增加，中隔墻相對位移減小。表2 不同高度中隔墻的結(jié)構(gòu)

6、應(yīng)力、位移計算結(jié)果高度內(nèi)容3.75米4.25米4.75米一襯1max（Mpa）4.084.174.483max（Mpa）9.279.719.43二襯1max（Mpa）3.363.323.303max（Mpa）4.324.405.76中隔墻1max（Mpa）4.565.014.563max（Mpa）11.99.579.95位移U（mm）7.5287.5767.5363 中隔墻非對稱施工對結(jié)構(gòu)的影響本節(jié)中對中隔墻對稱開挖和非對稱開挖兩種情況數(shù)值模擬計算，按中導(dǎo)正洞臺階法施工進行有限元分析，分別考察中隔墻對稱施工和非對稱施工對結(jié)構(gòu)受力和變形的影響。中隔墻對稱施工按曲中墻頂部支撐模型計算，中隔墻非對稱

7、施工按圖3給出的模型計算，計算步驟同前。圖3圖4給出了中隔墻對稱施工和非對稱施工下，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和中隔墻位移的變化直方圖。由直方圖可以看出，二襯3max和中隔墻3max以及一襯3max受中隔墻施工形式的影響顯著，其中二襯3max中墻采用非對稱施工較對稱施工增大了118，中隔墻3max增大了23，一襯3max減小了8。中隔墻非對稱施工一襯主拉應(yīng)力1max、二襯主拉應(yīng)力1max、中隔墻主拉應(yīng)力1max以及中隔墻相對位移Umax都較對稱施工要小，拉應(yīng)力數(shù)據(jù)變化不顯著，中隔墻相對位移最大值減小了0.127mm。圖4表3給出了中隔墻按對稱施工和非對稱施工時結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移計算結(jié)果表3 中隔墻對稱施工和非對稱

8、施工結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移計算結(jié)果高度內(nèi)容中隔墻對稱中隔墻非對稱一襯1max（Mpa）4.174.073max（Mpa）9.718.93二襯1max（Mpa）3.324.163max（Mpa）4.4010.4中隔墻1max（Mpa）5.013.773max（Mpa）9.5710.6位移U（mm）7.5767.4484 結(jié)論本文以二類圍巖淺埋為例，按中導(dǎo)正洞臺階法施工，對中隔墻尺寸變化結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移的影響進行了有限元分析，同時也模擬了中隔墻非對稱開挖和對稱開挖對結(jié)構(gòu)的影響，得到如下結(jié)論：(1)(2) 壓應(yīng)力對中隔墻尺寸變化（包括寬度變化和高度變化）的敏感程度要大于拉應(yīng)力的敏感程度。(3) 寬度變化對中隔墻相對位移的影響大于高度變化的影響。(4) 中隔墻施工形式對結(jié)構(gòu)的壓應(yīng)力和中隔墻相對位移影響較大，對結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力影響較小，對稱施工一襯壓應(yīng)力和中墻位移大于非對稱施工，而對稱施工二襯壓應(yīng)力遠小于非對稱施工。參考文獻1