铁路隧道衬砌结构可靠度分析

本文提出一个与地面结构相似的铁路隧道衬砌结构可靠度分析方法．此法是根据铁路隧道现行规范和已有的统计数据拟定的．当然它亦可推广到适用其它规范的情况下．目前,国内外尚没有被广泛接受的隧道支护结构可靠度分析方法,故本文所提方法可以认为是一次有益的赏试．     

火灾时管片可靠度计算及优化研究

受火灾高温的影响,隧道衬砌结构可靠性降低。笔者通过自由变形理论,解析计算可靠度优化模型中的结构内力,明确了计算中的随机变量;从结构可靠度指标几何意义出发,基于优化思想确定了可靠度计算公式;考虑火灾下衬砌管片的损伤特点,提出了火灾下管片的功能函数,建立了管片高温下可靠度计算优化模型;最后通过案例分析并利用非线性规划求解优化问题,得到火灾下衬砌可靠度的变化规律,并对管片截面厚度进行了优化设计。研究表明,常规设计管片各处可靠度指标差异较大,隧道拱顶可靠度最低,10 min后失效概率大于0.023,通过优化设计可使火灾持续30 min后满足基本安全。     

锚喷衬砌隧道结构稳定可靠度计算

根据地层特征曲线和围岩剪切滑移理论,分析围岩最小荷载计算方法。基于薄壁圆筒与锚杆端锚理论,分析喷射混凝土层(简称喷层)及锚杆的支护抗力确定方法。建立由锚杆支护抗力、喷层支护抗力和围岩荷载构成的圆形锚喷支护隧道结构功能函数。为了求解该非线性隐式功能函数的可靠度指标,首先,利用验算点与可靠度指标的关系,将极限状态方程由多自变量(结构基本变量)的隐式形式转变为单自变量(可靠度指标)的隐式形式;然后,通过泰勒公式将其展开成级数,截取其前若干项,导出可靠度指标的迭代逼近计算公式;再将复合函数求导法则与差分求导结合起来,推出逼近计算表达式中系数的导数求解格式。上述研究形成了基于泰勒级数与差分求导数结合的锚喷支护隧道结构稳定可靠度指标分析方法。采用该方法分析某公路隧道结构的稳定可靠度,并与蒙特卡罗方法的精确解进行对比,两者的绝对差异为0.018%,相对差异为4.47%。     

隧道喷混凝土衬砌结构可靠度分析的位移方法

在隧道施工中，利用衬砌位移的监控量测数据进行衬砌结构的可靠性评价。对新奥法隧道的动态设计有重要的指导作用，从实测位移出发，提出了隧道喷混凝土衬砌结构的功能函数，讨论了衬砌位移，厚度，喷混凝土材料性能的变异性，并对两个实例用Monte-Carlo法进行了可靠度计算，得到了符合实际情况的结果。     

隧道衬砌结构可靠度分析的二次二阶矩法

隧道衬砌多为曲墙式，且所受荷载复杂，不易用解析的方法求得衬砌各个截面的荷载效应，一般情况下都要用数值法求解。在隧道衬砌结构可靠度分析中，常用较为简单的一次二阶矩法，并结合随机有限元法进行分析，但精度较低。虽然有很多高精度的结构可靠度分析方法，但大多太复杂或计算时间长，不适用于隧道结构的可靠度计算。经过对算法的比较分析，提出一种简单、实用的二次二阶矩法，与随机有限元法相结合，进行隧道衬砌结构的可靠度分析，并给出了具体步骤和算例，结果表明该法具有较高的精度。     

隧道盾构管片衬砌参数的设计

根据某地铁隧道工程,对隧道衬砌内径,衬砌形式,管片拼装方式、厚度、分块及环宽进行了详细的论述,其分析成果对本行业以及相关行业盾构隧道管片衬砌的设计提供了有益的尝试,具有很高的参考价值。     

不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度分析

应用基于神经网络的随机有限元理论,把截面抗压强度条件视为承载能力极限状态,截面受拉开裂条件视为正常使用极限状态,进行高速公路不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度分析,得出了衬砌结构可靠度指标的分布规律和衬砌结构的破坏规律.按照抗压强度条件计算,大洞比小洞相应单元的可靠指标小一些,说明大洞破坏的可能性比小洞大一些,不等跨效应明显.隧道的最小可靠指标在大洞的侧墙处,即大洞的侧墙很可能最先被压坏.抗裂可靠指标最小的单元在拱顶,尤以大洞拱顶单元最小,拱项和拱腰是最容易拉裂破坏的地方.     

软土盾构法隧道管片接头位置的优化研究

盾构法隧道衬砌结构由若干管片通过各种连接件（如螺栓等）拼装而成,因此相邻管片之间存在接头。本文在讨论接头集团对衬砌结构刚度、周围土层抗力分布形式以及结构本身内力、变形等影响的基础上,试图对接头位置的优化提出一些建议,以期能化衬砌结构设计提供参考。     

隧道衬砌按连续介质模型设计时的可靠度分析

采用连续介质模型对隧道衬砌进行可靠度分析，论述了基本思路，分析总结了该模型在实际应用中存在的困难，对今后要做的工作提出了建议。     

钢架混凝土（SRC）衬砌管片的开发

日本已开发出一种新型的、用于高荷载条件下大直径盾构隧道的钢架混凝土(SRC)衬砌管片。这种新型的衬砌管片比传统的钢筋混凝土(RC)衬砌管片薄，并且设计成具有很高的强度，而丝毫不降低耐腐蚀性。这种衬砌管片已在实际施工现场中应用。目前，对这种新型的衬砌管片仍在进行改进，或考虑改进，使这种新型管片具有更好的工作性能、更便于施工、具有更高的经济效益。     

土層性質對潛盾隧道襯砌環片設計之影響

潛盾隧道襯砌係由環片組合而成,因此襯砌環片混凝土強度及厚度對於潛盾隧道安全意義重大。针對土層性質、潛盾隧道埋置深度等因素對於隧道襯砌環片受力之影響進行有限元法數值分析模擬探討,從而歸納建議襯砌環片初步設計時應有之合理厚度及強度,為潛盾隧道設計與施工提供合理之參考依據。     

盾构隧道施工阶段管片局部开裂原因初探

钢筋混凝土管片作为盾构隧道最基本的结构单元，其破损和开裂必将造成隧道质量问题，并最终影响隧道的使用寿命。在施工过程中，发现部分管片螺栓孔附近出现开裂或破损，为分析出现裂缝或破损的原因，首先，通过3对标准块管片足尺正、负弯曲试验，发现并没有出现上述裂缝，从现象上证明该开裂不是由于管片问相对弯曲位移产生的；然后，通过三维有限元模拟，分别计算1对标准块管片在相对弯曲和相对扭转时的应力分布，通过分析应力云图和截面应力等值线发现，施工过程中出现的开裂和破损是由管片问相对扭转引起的。     

盾构法隧道管片接头转动刚度的理论研究

以上海地铁隧道为工程背景，通过建立能够完整描述接头在任一组合力(弯矩、轴力以及联结螺栓预应力——作用下的受力及变形性状的接头力学模型，分析了管片接头转动刚度的一股变化规律。研究认为，对于给定的管片尺寸，管片接头转动刚度是接头承受载荷水平的函数，减小管片厚度将导致管片接头的正、负弯矩转动刚度的降低，同时，使得二者之间的差值更大，这对于管片接头的受力性能是不利的，而通过改变管片接头中联结螺栓的位置则可以改善这种情形。同时，调整管片厚度以及联结螺栓位置可以实现在不影响甚至提高管片接头受力性能的前提下降低管片厚度以降低工程造价的目的。     

岩石隧道二次襯砌之耐震設計考量初探

回顧二次襯砌的設計理念及現行耐震設計的考量,建立混凝士二次襯砌受地震力之力學行為模式,由本模式來解釋混凝土二次襯砌在地震力作用下的破壞模式,並由可能的破壞模式進一步建立耐震設計之基本需求。同時,由韌性的觀點分析無筋與钢筋混凝土二次襯砌設計的耐震表現,並將利用研究成果針對混凝土二次襯砌進行案例探討,最後根據土木設計極限狀態設計及破壞模式控制2項基本原則,探討二次襯砌設計理念及提出設計建議。     

地铁区间盾构隧道衬砌接头的荷载试验

以盾构隧道衬砌接头荷载试验为依据,研究接头强度、受力及变形规律,对衬砌接头抗弯刚度主要影响因素进行分析。研究表明,正偏心荷载作用下接头强度取决于接头局部抗压及抗剪强度,负偏心荷载作用下接头具有足够的承载能力,接头承载力由接缝位移张开量控制;偏心距、轴力、衬垫厚度以及螺栓预紧力对接头抗弯刚度影响较大。     

盾构隧道壁后注浆材料的介电常数测定

在利用地质雷达对盾构隧道壁后注浆进行探测的过程中,电磁波在注浆浆液中的传播速度是影响探测精度的关键参数之一。首先,提出一种测量介质介电常数的终端开路同轴探头技术,该技术将同轴探头紧贴有导电衬底的介质,通过测量探头终端的反射系数来确定介质的介电常数;然后,通过这种室内同轴探头法,测试在频率为1 GHz范围内,上海地区盾构隧道所使用的两种不同配比惰性浆液在第1天龄期的介电常数值以及一定配比的双浆液在第3天和第14天龄期的介电常数,进而得到在不同频率下电磁波在浆液中精确的传播速度。通过对试验结果的分析可知,不同的测试频率、不同的浆液配比以及不同的龄期等因素都影响电磁波在浆液中的传播速度。     

锚喷支护喷层结构的目标可靠指标和分项系数研究

视地下支护工程为一不确定系统,采用有限元响应面法分析了喷层结构的应力均值及其相应的变异系数,进而选用喷层Kuper破坏准则作为极限状态方程,应用可靠度理论计算了现行锚喷支护工例的可靠指标,并用校准法对目标可靠指标进行试算,最后用分位值法对设计式中的分项系数进行了计算。     

双连拱隧道支护体系现场监测试验研究

隧道支护结构的应力、变形状况是其安全性的直接表现,针对金竹林双连拱隧道设计了完整的现场监测方案,进行了详细的隧道支护体系应力和拱顶沉降监测分析,并在此基础上对双连拱隧道的设计、施工提出了一些建议。