一种考虑隧道应力拱效应的荷载—结构模型的建立方法

摘要

本发明公开一种用于公路隧道结构设计的考虑隧道应力拱效应的荷载-结构模型的建立方法。先建立地层-结构模型，计算隧道衬砌的弯矩得到弯矩图；再通过手工迭代确定拉弹簧和压弹簧位于隧道衬砌上分界点的位置，确定拉弹簧的设定范围；然后以不同的拉弹簧与压弹簧的弹性抗力系数之间比例关系计算得到隧道衬砌的弯矩图，将该弯矩图与用地层-结构法模型计算得到的隧道衬砌的弯矩图对比，确定拉弹簧弹性抗力系数的值；最后根据拉弹簧和压弹簧的不再变动的转折点为分界点的位置，在分界点以上的拱顶范围内均匀设置拉弹簧，在分界点以下均匀设置压弹簧；所建模型的计算结果更接近现场实测值，使衬砌结构更经济合理。

主权项

一种考虑隧道应力拱效应的荷载 结构模型的建立方法，其特征是采用如下步骤：(1)建立包含施工过程的地层 结构模型，计算隧道衬砌的弯矩得到弯矩图；(2)通过手工迭代确定拉弹簧和压弹簧位于隧道衬砌上分界点的位置，最后一次迭代得到的隧道衬砌上的位移转折点与前一次迭代确定的分界点的位置相同，这一不再变动的转折点的位置即为拉压弹簧最终的分界点；(3)以拉弹簧与压弹簧的弹性抗力系数之间比例关系分别为3∶1、2∶1、1∶1、3∶4、2∶3、1∶2、1∶3、1∶4时计算得到隧道衬砌的弯矩图，将计算结果与步骤(1)中用地层 结构法模型计算得到的隧道衬砌的弯矩图进行对比，确定拉弹簧和压弹簧的弹性抗力系数之间的比例关系，使得根据这一比例关系计算的隧道衬砌受力情况与用地层 结构模型的计算结果相一致；(4)根据拉弹簧和压弹簧的不再变动的转折点为分界点的位置，以分界点为界在分界点以上的拱顶范围内均匀设置拉弹簧，在分界点以下均匀设置压弹簧，即建立考虑隧道应力拱效应的荷载 结构模型。