【《围岩荷载初期释放比例对排水盾构隧道衬砌力学性能的影响分析》1800字】

1 围岩荷载初期释放比例对排水盾构隧道衬砌力学性能的影响分析目录TOC\o"1-3"\h\u11428围岩荷载初期释放比例对排水盾构隧道衬砌力学性能的影响分析 193681.1围岩荷载初期释放比例对结构轴力的影响 140341.2围岩荷载初期释放比例对结构弯矩的影响 318311.3围岩荷载初期释放比例对结构变形的影响 61.1围岩荷载初期释放比例对结构轴力的影响初期外部水土荷载为90%和70%的轴力计算云图如图4-31~4-32所示。（a）管片轴力（内水压0MPa）（b）二衬轴力（内水压0MPa）（c）管片轴力（内水压0.4MPa）（d）二衬轴力（内水压0.4MPa）图4-39初期围岩荷载释放90%的轴力计算云图（单位：N）（a）管片轴力（内水压0MPa）（b）二衬轴力（内水压0MPa）（c）管片轴力（内水压0.4MPa）（d）二衬轴力（内水压0.4MPa）图4-40初期围岩荷载释放70%的轴力计算云图（单位：N）将不同工况的轴力计算结果汇总到表4-12中。表4-12不同围岩荷载释放比例的结构轴力极值内水压（MPa）围岩荷载初期释放比例管片（kN）二衬（kN）最大轴力最小轴力最大轴力最小轴力0100%-420.55-242.49-31.611.8590%-411.65-233.00-38.21-5.2980%-391.26-221.26-52.55-13.0970%-376.51-209.49-67.23-21.100.4100%-188.79-0.35196.33232.6690%-170.8113.55181.11217.6280%-153.6826.28167.09207.2070%-136.3638.98152.98199.21（a）管片最大轴力（b）管片最小轴力图4-41不同围岩荷载初期释放比例条件下管片轴力极值变化曲线（a）二衬最大轴力（b）二衬最小轴力图4-42不同围岩荷载初期释放比例条件下二衬轴力极值变化曲线由图4-41、4-42可以看到，随着隧道施工初期围岩荷载释放比例的减小，管片轴力在不断减小，二衬轴力在不断增大。在无内水压时，围岩荷载初期100%释放条件下，管片最大轴力为-420.55kN，二衬最大轴力为-31.61kN。围岩荷载初期70%释放条件下管片最大轴力为-376.51kN，下降41.04kN，降幅10.47%，二衬最大轴力为-67.23kN，上升35.62kN，增幅112.69%。可以看到当隧道围岩初期荷载较小时，隧道管片的轴力较小，二衬的轴力压力较大，结构轴力分布更为均匀。当内水压为0.4MPa时，结构轴力变化规律与无内水压时的一致，此时围岩初期荷载释放的越少，二衬承担的轴拉力越小，二衬结构更趋向于安全。1.2围岩荷载初期释放比例对结构弯矩的影响初期外部水土荷载为90%和70%的弯矩计算云图如图4-43~4-44所示。（a）管片弯矩（内水压0MPa）（b）二衬弯矩（内水压0MPa）（c）管片弯矩（内水压0.4MPa）（d）二衬弯矩（内水压0.4MPa）图4-43初期围岩荷载释放90%的结构弯矩计算云图（单位：kN·m）（a）管片弯矩（内水压0MPa）（b）二衬弯矩（内水压0MPa）（c）管片弯矩（内水压0.4MPa）（d）二衬弯矩（内水压0.4MPa）图4-44初期围岩荷载释放70%的结构弯矩计算云图（单位：kN·m）将不同工况的弯矩计算结果汇总到表4-13中。表4-13不同围岩荷载释放比例条件下的结构轴力极值内水压（MPa）围岩荷载初期释放比例管片（kN·m）二衬（kN·m）最大正弯矩最大负弯矩最大正弯矩最大负弯矩0100%48.99-51.176.90-6.4190%48.12-49.868.77-8.0280%47.09-48.839.63-8.9070%46.03-47.7910.48-9.780.4100%50.53-50.736.66-6.0490%49.49-49.428.53-7.6780%48.35-48.409.38-8.5470%47.21-47.3810.22-9.43（a）管片最大正弯矩（b）管片最大负弯矩图4-45不同初期外部水土荷载条件下管片弯矩极值变化曲线（a）二衬最大正弯矩（b）二衬最大负弯矩图4-46不同初期外部水土荷载条件下二衬弯矩极值变化曲线由图4-45、4-46可以看到，随着隧道施工初期围岩荷载释放比例的减小，管片最大弯矩值在不断减小，二衬最大弯矩值在不断增大。在无内水压时，围岩荷载初期100%释放条件下，管片最大正弯矩为48.99kN·m，二衬最大正弯矩为6.90kN·m。围岩荷载初期70%释放条件下，管片最大正弯矩为46.03kN·m，下降2.96kN·m，降幅6.04%，二衬最大弯矩值为10.48kN·m，上升1.52kN·m，增幅22.01%。可以看到当隧道初期围岩荷载减小时，管片弯矩减小，二衬分担的弯矩值增大，对于结构接头来说管片弯矩值下降，有利于减小接缝处的张开变形，对于二衬来说本身弯矩值较小，多承担一部分弯矩对其影响不大。当内水压为0.4MPa时，结构弯矩变化规律与无内水压时的一致。1.3围岩荷载初期释放比例对结构变形的影响初期外部水土荷载为90%和70%的结构变形计算云图如图4-47~4-46所示。（a）内水压为0MPa（b）内水压为0.4MPa图4-47初期围岩荷载释放90%的结构变形云图（单位：m）（a）内水压为0MPa（b）内水压为0.4MPa图4-48初期围岩荷载释放70%的结构变形云图（单位：m）将不同工况的结构最大变形量计算结果汇总到表4-14中。表4-14不同围岩荷载释放比例下结构的最大变形量(单位：mm)内水压（MPa）结构最大变形量100%90%80%70%02.011.951.911.870.41.931.871.831.79图4-49不同初期围岩荷载比例条件下结构最大变形量变化曲线由图4-49可以看到，结构无内水压时，随着初期围岩荷载比例从100%减小到70%，结构最大变形由2.01mm变化到