1 引言 20 世纪90 年代以来，我国高等级公路建设(2)
2013-07-24 01:05
导读：可知，模型一中中墙最大应力的变化范围为1.569 Mpa～2.544 MPa，而模型二的中墙最大应力的变化范围仅为0.809 MPa～0.966 MPa。模型二相应开挖步的应力仅为模型
可知，模型一中中墙最大应力的变化范围为1.569 Mpa～2.544 MPa，而模型二的中墙最大应力的变化范围仅为0.809 MPa～0.966 MPa。模型二相应开挖步的应力仅为模型一的40%左右。由此可见，优化设计大大降低了中墙的应力，提高了中墙的稳定性。以下是两个模型在第3、5、7 施工步的应力图。第4 施工步与第3 施工步、第6 施工步与第5 施工步、第8 施工步与第7 施工步变化趋势基本相同。
连拱隧道在修建过程中，左右导坑的施工对中墙应力的影响较小，主要因为左右导坑开挖的轮廓较小，距离中墙大约有10m。连拱隧道中墙因承受隧道上方绝大部分的围岩压力，随着上下台阶的开挖，中墙上方的围岩在左侧形成了一个临空面，围岩应力重分布后集中向左正洞方向释放，这样传递在中墙顶部各处的应力值不一致，从而造成中墙的应力集中，主要集中在中墙左侧的中下部。同时，在地形偏压作用下连拱隧道产生整体向隧道外侧位移，在浅埋侧隧道产生被动压力，而在深埋侧隧道产生主动压力。因此中墙产生了从浅埋侧向深埋侧的弯矩，造成中墙浅埋侧的应力比深埋侧的大，所以中墙左侧集中了较大的应力。这种应力增大到一定程度，中墙结构就会产生裂缝甚至破坏，隧道就会失稳。而中墙向深埋侧(右侧)移动1m 后，中墙因荷载的不对称作用产生的弯矩将减小，中墙的应力也相应地减小到比较低的水平，且主要集中在基底，故中墙稳定性大大提高。
3.3.2 中墙应变分析
中墙在两个不同模型下随着隧道开挖过程其应变情况模拟结果。
可知，模型一中墙最大应变的范围为0.156×10-3～0.308×10-3，而模型二的中墙应变的变化范围为0.139×10-3～0.166×10-3，模型二最大的应变仅为模型一的50%左右，优化设计大大减小了中墙的应变，提高了中墙的整体稳定性。以下是两个模型在第4、6、8施工步的应变图。第3 施工步与第4 施工步、第5 施工步与第6 施工步、第7 施工步与第8施工步变化趋势基本相同。
（转载自中国科教评价网http://www.nseac.com）
在偏压条件下，中墙不仅产生横向的整体偏移，且在纵向也产生扭转变形[10]。从上图可知，随着隧道的开挖，中墙的应变越来越大，且主要集中在上部，基底的应变较小。因为不对称荷载引起顶部的扭转、偏移作用产生的变形远大于底部的变形。在模型一情况下中墙的应变主要集中在右侧上部，因为由于偏压作用，中墙右侧承受的围岩压力比左侧的大，因此产生顺时针的扭转，中墙右侧受压，故其应变比左侧的大。在模型二条件下，隧道的偏压程度大大降低，中墙左右两侧所受的荷载相差不大，荷载不对称作用引起的扭转大大减弱，所以其应变也大幅度的减小，且左右两侧基本对称，故中墙稳定性较对称布置的好。
4 结论
通过对两个模型下中墙在不同施工步的应力和应变的数值模拟结果进行分析，可以得出以下结论：
（1）对于偏压连拱隧道，中墙中墙设置在中导洞中央的对称形式由于不对称荷载作用，左右两侧会产生较大的弯矩和扭矩，从而使其产生较大的应力和应变，对中墙的稳定不利。
（2）中墙向隧道深埋侧移动1m，其偏压程度会降低，左右两侧承受的应力相应的减小，仅为对称布置的40%，且处于比较低的水平，中墙的稳定性大大提高。
（3）从应变水平上来看，中墙向深埋侧移动1m，其应变仅为对称布置的一半，且分布比较对称，中墙变形比较合理。
（4）根据两个模型的对比，不管是从应力水平还是从应变水平上来看，中墙向深埋侧移动1m，其两端所受的不对称压力将大大的减小，由此产生的应力和应变也大幅度降低，使中墙的受力更加合理，稳定性更好。
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