[硕士]山区公路悬索桥隧道锚碇作用机理及应用研究

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内容简介

　　[硕士]山区公路悬索桥隧道锚碇作用机理及应用研究　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位： 硕士 　　学位授予单位：重庆交通大学　　学位年度：2010　　 随着国民经济和交通事业的蓬勃发展，山区公路桥梁建设采用大跨径悬索桥方案已成为一种越来越普遍的结构形式。而其中的锚旋采用隧道锚能够较好的利用锚址区的地质条件，工程量相对重力式锚小、性价比高、对周边环境扰动小。但由于隧道锚设计规范、准则未成体系，设计参数不确定及山区隧道锚设计的特殊性，对于锚体周围的岩体位移、应力，岩体塑性变形范围，以及隧道锚稳定、安全受力状态的计算及评估显得至关重要。　　 本论文通过文献综述和科技查新，介绍了隧道锚的主要构造形式、国内外隧道锚应用的历史和现状、作用机理及稳定性的相关理论以及ABAQUS基本功能和特点、本构关系及求解过程，主要研究了锚旋区围岩破坏模式，建立初始地应力场应力函数法。　　 最后，依托云南普宣高速路普立悬索桥项目，对其中的隧道锚旋通过三维弹塑性有限元分析，对隧道锚洞开挖支护、锚塞体回填等工序进行了数值模拟分析，得出了在设计荷载作用下锚旋结构体系及围岩的变形和应力数据，在此基础上，对围岩稳定性得出一下结论:　　 (1)岩体主应力:岩体最大拉应力出现在后锚室岩体与锚体结合部周围，最小压应力出现在后锚室后端面顶部。从1. 0倍主缆力到7. 5倍主缆力加载过程中，拉应力变化明显，压应力变化较小。　　 锚体周围岩体剪应力变化规律基本相同:后锚面附近最大，向前侧逐渐减小。　　 (2)岩体塑性区分布:在5.0倍设计缆力作用下，岩体后锚室左右两侧和底面出现局部塑性区域;在7.5倍设计缆力作用下，岩体后锚室塑性区域沿隧洞西周贯通，锚体周围岩体未发生塑性变形。　　 根据以上分析可得出一下结论:在7.5倍设计缆力作用下，岩体位移、应力均在可控范围内，岩体塑性变形范围有限，隧道锚处于稳定、安全受力状态:隧道锚设计方案安全系数>6，满足设计要求。　　 通过以上分析，对普立岸隧道锚旋及山体稳定性作出评价，以期给类似工程的设计和施工提供借鉴和参考。

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