隧道钢管钢架与传统格栅钢架受力特性对比试验研究

作     者：宋远 黄明利 李兆平 SONG Yuan;HUANG Mingli;LI Zhaoping

作者机构：北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 

基　　金：国家重点研发计划资助(2018YFC0808705) 

出 版 物：《隧道建设（中英文）》 (Tunnel Construction)

年 卷 期：2020年第40卷第S02期

页      码：161-173页

摘      要：针对传统格栅钢架和自主设计的4肢钢管钢架支护结构,利用Abaqus通用有限元软件,综合考虑钢管厚度、构件质量、材料成本等因素,系统开展2种隧道支护结构在单独受荷和共同受荷条件下的极限承载力、抗弯刚度、弯曲挠度、破坏形态等力学特性及演化规律的对比试验研究。研究结果表明:1)钢管钢架和格栅钢架在刚度、承载力、变形破坏形态等方面存在一定差异,在用钢量相同的情况下,钢管钢架具有更高的强度和抗弯刚度,结构变形和受力亦更加合理;2)钢管钢架自身承载力受钢管壁厚参数影响较为显著,壁厚取值过小会明显降低其承载力,但当壁厚达到一定数值时,继续增加壁厚对提高构件整体强度和抗弯刚度有限,同时会相应增加构件质量和材料成本;3)在单独受荷条件下,格栅钢架的承载力为44.5 kN·m,较钢管钢架构件PG-2低39.3%,此时钢管钢架质量较格栅钢架略低,但每延米单价要高;4)格栅钢架混凝土构件的极限荷载为174.6 kN·m,较钢管钢架混凝土构件C+PG-2、C+PG-6的极限荷载分别低2.7%、30.6%;5)钢管钢架对于早期变形速度较大的围岩具有较好的适用性。

主 题 词：隧道 钢管钢架 格栅钢架 承载力 抗弯刚度 有限元模拟 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

D　O　I：10.3973/j.issn.2096-4498.2020.S2.021

馆 藏 号：203102589...