基于荷载结构法的隧道拱顶欠厚脱空内力修正计算模型

作者：邵帅; 伍毅敏^*; 傅鹤林; 张家威; 冯升; 黄乐

来源：现代隧道技术, 2022, 59(S1): 188-196.

DOI：10.13807/j.cnki.mtt.2022.S1.022

• 隧道衬砌
• 拱顶脱空
• 修正计算
• 安全性分析

拱顶欠厚脱空是隧道衬砌常见的病害，欠厚脱空会导致衬砌应力状态发生改变，造成衬砌开裂、掉块等问题。基于衬砌结构计算的结构力学法，考虑轴线偏移及界面厚度连续变化对内力的影响，提出隧道拱顶存在欠厚脱空时的内力修正计算方法。通过案例分析，分析不同高度的拱顶欠厚脱空衬砌的内力变化规律，对脱空衬砌安全性进行评价，结果表明：拱顶欠厚脱空显著影响衬砌内力，造成衬砌轴力整体减小，脱空边界外侧出现正弯矩，衬砌下表面出现拉应力，且随着脱空高度的增加，弯矩值与拉应力值逐渐增大。当拱顶脱空高度由0.1 m增加至0.5 m时，衬砌拱顶轴力由786.12 kN减小至456.65 kN,减小幅度为41.91%;脱空边界外侧最大正弯矩由79.36 kN·m增大至238.94 kN·m,增大201.08%。当脱空高度达到0.5 m时，最大拉应力达到3.172 MPa,超过衬砌混凝土抗拉强度，造成衬砌开裂。此外，拱顶脱空会造成脱空边界外侧安全系数减小。当脱空高度较大时，脱空边界外侧出现危险截面，对结构安全产生不利影响。

• 单位
  中南大学; 湖北省交通规划设计院股份有限公司; 土木工程学院