甫當隧道溫度應(yīng)力場數(shù)值模擬分析.pdf

1、近幾年來國家大力發(fā)展鐵路市場，來帶動國家經(jīng)濟的發(fā)展。國內(nèi)高速鐵路里程的日益增長，使得設(shè)計師們越來越多的使用橋梁與隧道來征服高山、跨越峽谷。隧道，作為線路中的一種常見的建筑結(jié)構(gòu)形式，近幾年來更是被廣泛的應(yīng)用，而且隧道的長度也在不斷的增加。長大隧道的出現(xiàn)及長度的不斷增長，在給線路選線工作提供便利的同時，以前不太明顯的隧道病害，逐漸成為影響隧道施工及運營的重要因素。高地熱問題就是近年來逐漸開始顯現(xiàn)的一種隧道病害—地溫場對隧道結(jié)構(gòu)的影響程度也明

2、顯的提高。
　　本文以高海拔、高地溫的拉日線甫當隧道為依托，根據(jù)傳熱學(xué)所學(xué)的相關(guān)理論知識，運用ANSYS對現(xiàn)場實際情況進行數(shù)值模擬，分析了在施加了溫度荷載的前后，二次襯砌結(jié)構(gòu)的受力情況及安全系數(shù)，決定使用隔熱材料來阻礙地層中熱量流向隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，經(jīng)過綜合比選，確定了隔熱層的材料種類和施做厚度。然后分兩階段—施工階段及運營階段對隧道進行通風降溫，并計算運營期間二次襯砌內(nèi)的應(yīng)力及安全系數(shù)，確保隧道在施工過程中及使

3、用年限內(nèi)都有足夠的可靠性。
　　(1)運用ANSYS軟件，分別計算分析甫當隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)僅在溫度場和在溫度應(yīng)力場耦合作用下，應(yīng)力分布特征及安全系數(shù)情況。結(jié)果顯示，溫度對結(jié)構(gòu)內(nèi)力影響較大，結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)降低。
　　(2)分別模擬結(jié)構(gòu)在施做隔熱層前后，隧道二次襯砌內(nèi)部結(jié)點溫度情況。計算結(jié)果表明在施做隔熱層后，二次襯砌結(jié)構(gòu)的溫度提升速率更為平緩，且在計算年限之內(nèi)，隧道二次襯砌溫度明顯降低。
　　(3)模擬分析不同材質(zhì)及不同

4、厚度的隔熱層，結(jié)合實際情況，以經(jīng)濟合理為原則，選擇最優(yōu)隔熱層施做方案—在二次襯砌及復(fù)合防水層之間，施做10cm厚復(fù)合型硅酸鹽隔熱層，來阻礙地層中熱量流向隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)。
　　(4)考慮隧道貫通以前，隧道內(nèi)部空氣與隧道外空氣對流不明顯，為保證施工人員的安全，施工機械設(shè)備的正常運作，決定使用通風機對隧道進行通風降溫處理。模擬計算結(jié)果顯示，當空氣溫度15℃、風管內(nèi)風速大于15米/秒時，距離掌子面110米的范圍內(nèi)，隧道內(nèi)部氣溫下降到30