• ISSN 0258-2724
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落石冲击下拱形明洞结构受力的模型试验研究

唐建辉 王玉锁 谢强 潘润东 陈铖 郭晓晗 李茂茹 周晓军

唐建辉, 王玉锁, 谢强, 潘润东, 陈铖, 郭晓晗, 李茂茹, 周晓军. 落石冲击下拱形明洞结构受力的模型试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(1): 39-47. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180429
引用本文: 唐建辉, 王玉锁, 谢强, 潘润东, 陈铖, 郭晓晗, 李茂茹, 周晓军. 落石冲击下拱形明洞结构受力的模型试验研究[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(1): 39-47. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180429
TANG Jianhui, WANG Yusuo, XIE Qiang, PAN Rundong, CHEN Cheng, GUO Xiaohan, LI Maoru, ZHOU Xiaojun. Experimentation on Stress Analysis of Arch-Shaped Open Tunnel Structure under Rockfall Impaction[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(1): 39-47. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180429
Citation: TANG Jianhui, WANG Yusuo, XIE Qiang, PAN Rundong, CHEN Cheng, GUO Xiaohan, LI Maoru, ZHOU Xiaojun. Experimentation on Stress Analysis of Arch-Shaped Open Tunnel Structure under Rockfall Impaction[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(1): 39-47. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180429

落石冲击下拱形明洞结构受力的模型试验研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180429
基金项目: 四川省科技计划资助项目(2013GZ0047);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2682015BR005EM);教育部“春晖计划资助项目”(Z2016167)
详细信息
    作者简介:

    唐建辉(1986—),男,实验师,博士研究生,研究方向为隧道及地下工程,E-mail: tangjh@swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    王玉锁(1974—),男,副教授,博士,研究方向为隧道及地下工程结构,E-mail: wangysuo@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: V221.3

Experimentation on Stress Analysis of Arch-Shaped Open Tunnel Structure under Rockfall Impaction

  • 摘要: 为研究落石冲击下拱形明洞结构的受力特点,通过改变落石质量及回填土厚度,利用1∶30缩尺模型试验分析了结构落石冲击所在断面不同部位的横向应变、轴力及弯矩等内力响应最大峰值的大小及分布特征,对各内力最大峰值随回填土厚度的变化趋势进行了分析,最后利用结构变形、弯矩及轴力图,对落石冲击下有回填土拱形明洞结构受力模式进行了总结. 研究结果表明:拱顶部位力学响应最显著,拱肩次之,拱腰及仰拱最小;结构受力形态可描述为拱顶部位轴向受拉、拱肩及以下部位为轴向受压的力学模式;与静力学分析隧道或明洞衬砌结构的荷载-结构模式不同,现行隧道设计规范中按素混凝土偏心受压构件对拱顶结构进行安全检算的方法并不适用于落石冲击工况;回填土厚度的增大有利于结构拱顶、拱肩及仰拱结构的受力,但对拱腰部位影响复杂,在设计时需结合落石规模、边墙形式及回填方式等进行具体分析.

     

  • 图 1  隧道横断面及各测点布置(单位:cm)

    Figure 1.  Cross section of tunnel and layout of each measuring point(unit:cm)

    图 2  模型试验装置(单位:cm)

    Figure 2.  Experimental setup(unit:cm)

    图 3  落石冲击下结构应变响应及最大峰值提取

    Figure 3.  Response and maximum peak of structure strain under rockfall impaction

    图 4  落石冲击下拱形明洞结构受力(最大响应)分析模型

    Figure 4.  Mechanical force (maximum response) analysis model of arch-shaped open tunnel structure under rockfall impaction

    图 5  拱顶部位最大应变峰值

    Figure 5.  Maximum strain peak of vault

    图 6  拱顶轴力

    Figure 6.  Axial force of vault

    图 7  拱顶弯矩

    Figure 7.  Moment of vault

    图 8  拱肩部位最大应变峰值

    Figure 8.  Maximum strain peak of spandrel

    图 10  拱肩弯矩

    Figure 10.  Moment of spandrel

    图 9  拱肩轴力

    Figure 9.  Axial force of spandrel

    图 11  拱腰部位最大应变峰值

    Figure 11.  Maximum strain peak of hance

    图 12  拱腰轴力

    Figure 12.  Axial force of hance

    图 13  拱腰弯矩

    Figure 13.  Moment of hance

    图 14  仰拱部位最大应变峰值

    Figure 14.  Maximum strain peak of inverted arch

    图 15  仰拱轴力

    Figure 15.  Axial force of inverted arch

    图 16  仰拱弯矩

    Figure 16.  Moment of inverted arch

    图 17  落石冲击下拱形明洞结构受力模式

    Figure 17.  Stress pattern of arched open tunnel structure under rockfall impaction

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-24
  • 修回日期:  2018-08-31
  • 网络出版日期:  2018-09-05
  • 刊出日期:  2019-02-01

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