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摘要
为解决复杂城市环境下浅埋大断面隧道施工进度慢、机械化程度低、安全风险高等难题，借鉴“及时支护，强支护”的控制理念，设计出一种高强度、大刚度的装配式空间网架支护结构。为明确该结构作为隧道初期支护的变形特性和力学机制，优化构造参数，该文综合考虑主肢钢管直径和壁厚参数变化的影响，开展空间网架螺栓端板节点构件的抗弯承载性能研究，就变形破坏形态、极限承载力、弯曲挠度及应力应变演化规律进行了深入分析。研究结果表明：在整个荷载-挠度历程曲线中，空间网架结构经历了弹性增长阶段、塑性发展阶段和最终破坏阶段；增加钢管直径和壁厚，均能不同程度上提高结构的极限承载力和抗弯刚度，改善构件的应力应变状态，其中钢管壁厚对新型支护结构的力学性能影响更为显著；现场试验表明空间网架整体受力呈现“上大下小”“不均匀对称”的特点，拱肩及拱顶部位应力普遍较大，拱腰部位次之，下台阶拱脚最小；拱架安装机械化显著提升了立拱效率，提高了机械化作业水平，保障了施工安全。研究成果不仅丰富了地下结构支护形式，还为该结构在相关工程中的结构设计、参数优化及推广应用提供借鉴。
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单位建筑工程学院; 北京交通大学; 中铁十一局集团有限公司
