落石沖擊下拱形明洞結(jié)構(gòu)概率可靠性研究.pdf

1、隨著高速鐵路向西部艱險(xiǎn)山區(qū)的延伸，鐵路隧道工程的修建難度和建設(shè)規(guī)模越來越大，但受地質(zhì)條件和施工擾動(dòng)等因素的影響，使得隧道洞口段成為最易遭受落石侵襲的地段，而拱形明洞結(jié)構(gòu)由于受力合理，抗沖擊性能強(qiáng)，且與暗洞過渡自然等優(yōu)點(diǎn)，日漸成為落石多發(fā)區(qū)普遍采用的防護(hù)措施。本文以客運(yùn)專線雙線隧道拱形明洞為研究對(duì)象，通過文獻(xiàn)調(diào)研，理論分析和三維顆粒流離散元(PFC3D)模擬的方法，對(duì)落石沖擊下拱形明洞結(jié)構(gòu)的概率可靠性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要研究成果如下:

2、r>　　1、通過對(duì)實(shí)際落石災(zāi)害和室內(nèi)模型試驗(yàn)的調(diào)研分析，結(jié)合離散元顆粒流模擬結(jié)果，可以確定落石沖擊下拱形明洞結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為局部的失效破壞。根據(jù)落石沖擊下拱形明洞結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)特征和荷載分布形態(tài)，可將明洞失效部分簡(jiǎn)化為四邊固支鋼筋混凝土方形板，按剛塑性板靜態(tài)失效荷載的計(jì)算方法，得出結(jié)構(gòu)在落石沖擊下的極限承載力表達(dá)式。
　　2、利用三維顆粒流離散元模擬方法，對(duì)不同落石高度、不同落石重量及不同回填土厚度條件下，落石沖擊方形平板結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行模

3、擬，確定了平板不同尺寸范圍內(nèi)所受的落石沖擊荷載，結(jié)合對(duì)應(yīng)的工況組合條件，建立了關(guān)于落石沖擊中心集中力和均布?jí)毫Φ幕貧w分析表達(dá)式，以此來反映落石沖擊荷載的變化規(guī)律。
　　3、根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)極限承載力和落石沖擊荷載聯(lián)立得到極限狀態(tài)方程，結(jié)合隨機(jī)變量的分布類型和概率統(tǒng)計(jì)特征，采用適用于包含非正態(tài)隨機(jī)變量可靠性分析的當(dāng)量正態(tài)化法，通過編寫MATLAB程序?qū)Y(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，求得落石沖擊下拱形明洞結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)最小值為2.85，對(duì)應(yīng)的