基于ABAQUS的隧道复合支护结构的内力特征研究

为了研究复合支护结构的内力特征，基于有限元分析软件ABAQUS，建立了隧道的荷载-结构模型，应用ABAQUS内置的膜单元模拟各支护结构间的作用，更符合支护结构的实际受力特性，通过数值计算模型对两种结构进行内力特征研究。结果表明：相比于复合式衬砌全截面受压，单层衬砌中二次衬砌的局部截面表现为拉力。相比于复合式衬砌，单层衬砌中初期支护对应截面弯矩较小，二次衬砌上对应截面弯矩较大；单层衬砌在相同截面上的总内力高于复合式衬砌，经计算复合式衬砌结构中二次衬砌荷载分担比例高于单层衬砌结构，说明该结构更加充分发挥二次衬砌的承载特性；整体上看两种支护结构均满足规范要求，复合式衬砌大多截面的安全系数高于单层衬砌，复合式衬砌拱顶处的安全系数略高于规范要求，在设计中可适当提高该处的配筋率或混凝土强度。本研究成果可为深埋公路隧道的设计及安全评估提供依据。