双连拱隧道中隔墙数值模拟分析

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双连拱隧道围岩力学特性数值模拟分析

中图分类号：４１２Ｕ５．
文献标识码：Ａ
１概
述
黄土由于其特殊的形成条件，天然状态下具有低容重、低含水量和高空隙的特点。黄土的空隙率一般为
３％一４，常具有虫孔、物根孔构成垂直方向的管道，土的这种大空隙和柱状垂直节理构成了黄土３６％且植黄的主要特点。
２公路隧道的设计与施工特点
公路隧道的设计与施工特点非常明显。虽然我们在大量的工程实践中积累了丰富的经验，但在黄土中修建连拱隧道还有待解决的问题仍然很多，而且随着隧道工程增多，新问题也不断涌现。尽管黄土地下建筑在我国已有几千年的历史，但是对其设计计算理论进行系统的研究，还是从６Ｏ年代初开始的。由于以往在地下洞室设计计算所采用的唯一模型是 “ 荷载一结构” 模型，即把作用衬砌上的围岩压力作为外加荷载，只要荷载确定了，则就像地面建筑那样，利用结构力学理论，进行衬砌的设计计算。所以在地下洞室的设计计算中，围岩压力的确定就成为问题的关键。黄土地下洞室也不例外，土洞室设计计算理论的研究，黄主要有
３连拱隧道设计理论
高速公路中的双向连拱隧道断面一般要考虑行车道宽、两侧路缘带宽、中隔墙宽、建筑限界高度等因素。由于跨度大、结构复杂，开挖与支护交错进行，使得围岩应力变化和支护荷载转换变得尤为复杂。当前可借鉴的工程经验较少，设计和施工方法都还很不成熟，尤其是黄土地段的施工，尚处于摸索和积累经验的阶段。
要：某黄土连拱隧道为研究背号，以通过数值模拟，隧道围岩在施工过程的应力和应变对

双向8车道连拱隧道中墙及二衬结构分析

克一普拉格准则；其余材料均采用线弹性本构模型。
计算模拟了中导洞先行，主洞双侧壁导坑法开
挖的施工步骤，２为施工工序图。计算时考虑了图
２０）妇出的围岩压力确定方法是针对单洞给出０４ｃ给的，不适用于特大跨度的扁平公路隧道。且
针对以上问题，文对中墙及二次衬砌进行数本
施工期间开挖释放荷载的分步释放，即释放荷载由围岩和初期支护共同分担，面开挖结束时释放断５荷载，期支护施作后，释放其余５载荷。０初再０
∈ 。对 ∈ 的取值，报告中建议：中墙顶部回填及时且中墙与围岩密切接触时取为０２０４反之取为．～．，
１０一般情况取值为０５．。当 ∈取其建议值．，．～０７
的中值０６计算得到的深浅埋分界值即为规范．时，
数为１３．。对于本工程的特大跨度连拱隧道，采用规范在
公式时若采用双洞总开挖宽度，必过高估计了作势
用于二衬上的围岩压力。实际上深浅埋交界深度应
界于单洞与双洞的计算值之间。
图５中墙主应力矢量图
４二次衬砌计算
４１分析思路．
二次衬砌采用结构荷载法进行计算，根据平面弹性有限元原理，隧道的二次衬砌离散为由梁单把元组成的平面杆系，围岩对二衬的约束作用通过只受压不受拉的杆单元（不计围岩与衬砌问的粘结力）来模拟；采用四边形单元模拟中墙，了模拟防水板为的影响，中墙与二衬之间采用只能受压不能受拉的杆单元（刚度取为无穷大）杆联接。采用ＡＮＳＹＳ软件进行计算，网格划分如图７所示。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计双联拱隧道是一种结构形式，在地下工程中广泛应用于交通、水利等领域。

为了保证双联拱隧道的安全和稳定性，需要进行数值分析和优化设计。

本文将介绍双联拱隧道的结构模型、数值分析和优化设计的方法。

双联拱隧道主要由拱顶、围岩、拱脚等组成，其结构模型可简化为弹性体系。

拱顶和围岩可以采用弹性模型，而拱脚则可以采用刚性模型。

双联拱隧道的结构模型可以通过有限元方法建立。

有限元方法将整个结构分割成有限个单元，每个单元内的应力和变形由节点处的位移值决定。

通过求解有限元方程组，可以得到双联拱隧道的应力和变形情况。

双联拱隧道的数值分析主要包括静力分析和动力分析。

静力分析是指在静止状态下双联拱隧道受到外界荷载的作用，分析其应力和变形情况。

静力分析可以通过施加一定的荷载条件，求解有限元方程组得到。

动力分析是指双联拱隧道在动态荷载作用下的响应情况。

动力分析需要考虑地震、风荷载等动力荷载，并采用地震响应谱法等方法求解。

通过数值分析，可以获得双联拱隧道的应力和变形分布，进而评估其安全性和稳定性。

双联拱隧道的优化设计主要包括结构参数优化和材料优化。

结构参数优化是指对双联拱隧道的几何尺寸进行优化，以提高其整体性能。

结构参数优化可以通过遗传算法、粒子群算法等优化算法进行求解。

材料优化是指选用合适的材料，以提高双联拱隧道的强度和稳定性。

材料优化可以通过试验和数值模拟两种途径进行。

试验可以获得不同材料的力学性能参数，进而进行数值模拟。

数值模拟可以采用有限元方法进行，通过对不同材料的应力-应变曲线进行分析，来评估其性能。

优化设计可以通过多目标优化方法进行，以综合考虑不同的设计指标。

复杂地质条件下连拱隧道施工数值模拟研究

现象，在施工中应加以注意，强该部位的施工中需要加以注意加强的部位。加
为洞高的２，边界取隧道实际埋深。倍上模侧导洞间形成高应力承载区。开挖侧导在型的底面加固定支座以约束所有自由度，在平行隧道走向的两侧施加滑动支座，只
节点。因为隧道的埋深较浅，故地应力场按的支护受力情况可以看到，左右洞室的在拱腰处的支护应力最大，右洞室支护应左
自重应力场考虑。
力图形形状基本沿隧道轴线对称分布。中
［】盛明宏．４复杂地质条件下双连拱浅埋隧道施工技术研究及其应用［．０７．Ｄ】２０【］王祥秋．５浅埋双连拱隧道地质灾害成因
力影响较大，开挖洞室的拱腰部仍形成在
的自由度，模拟岩体的沉降，图１数值较大的应力区域。后的核心土体的开挖以如。随模型总共用了２００７０多个单元，１０００近０００个对洞室围岩应力的影响不是很大。隧道从
单洞隧道的情况～致；墙由于是在中导一中
坑稳定过后才浇注的，它住下一步施工故偏移量的影响；于合拢段和横隔板钢筋由密集，上受纵横竖加三向预应力及合拢撑段施工张拉顺序及合拢束编号，格按设严计要求的张拉顺序进行张拉，拉下批预张

某高速公路双连拱隧道数值模拟分析

维普资讯
・３４４・来自第３４卷第１６期２００８年６月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥｒＵＲＥ
Ｖ０．４Ｎｏ．６ｉ３１
ｊｎ．２０８ｕ０
文章编号：０９６２（０８１ —３４０１０ —８５２０）６０４ —２
界距隧道中轴线２．０ｍ。下边界距隧道拱底２．０ｍ，边界０Ｏ０Ｏ上为隧道区山体平均标高，距隧道拱顶为４．０ｍ。数值计算时按５Ｏ
弹塑性模型考虑，用Ｍｏｒｏｌ采ｈ— ｕｍｂ准则。边界条件：、边Ｃｏ左右界约束水平方向位移，边界约束竖直方向位移，边界为自由下上边界ｌ。锚杆在隧道施工和结构受力中主要起加固地层、高围５提
某高速公路双连拱隧道数值模拟分析
王晓晨
摘要：用ＡＮ有限元软件，用弹塑性理论对某高速路双连拱隧道进行了有限元模拟，对其稳定性进行分析，采ＤＩＡ应并
探讨了不同围岩应力释放程度对衬砌应力的影响，出一些有益的结论，得为双连拱隧道的设计和施工提供科学依据及技
Ｉ类， Ⅱ类两种围岩。其中进出口为ｌ类围岩，中间为 Ⅱ类围岩，
各类围岩所占隧道比例如表１示。所
表１各类围岩所占隧道比例
２有限元模型的建立
隧道工程是典型的平面应变问题。根据弹塑性理论，道开隧

复杂地质条件下连拱隧道施工数值模拟研究

复杂地质条件下连拱隧道施工数值模拟研究摘要:以某双连拱隧道为原型,建立弹性平面应变模型,针对目前国内常用的三种双连拱隧道施工方法,对隧道动态施工过程进行数值模拟,探讨了采用不同方法开挖双连拱隧道时施工各阶段围岩应力场和位移场的分布特点,得出对隧道施工有益的建议。

关键词:连拱隧道数值模拟平面应力位移场隧道结构的力学计算是一项比较困难的课题。

在各种荷载作用下,地层岩土介质与隧道结构相互作用相当复杂。

只有那些具有理想的几何形状和材料性态,且载荷形式与边界条件简单的线弹性体系(或简化弹塑性体系),我们不能得到较精确的解答。

但是,对处于非线性岩土体内的连续或不连续介质和任意几何外形的隧道结构,其力学计算必须借助于近似的数值方法。

由于采用不同的施工方法,施工过程中不同工序引起的位移大小和分布也不同。

有限单元法是自50年代发展至今,己成为求解复杂的岩土工程问题的有力工具,并越来越多地被工程界所接受。

有限单元法以弹塑性力学作为理论基础,通过求解弹塑性力学方程(物理方程、几何方程、平衡方程),计算隧道围岩体在一定的环境条件(自重、荷载等)下的应力场和位移场,然后根据相应的岩土体破坏准则,判断隧道围岩体各相应部位在该应力作用下所处的状态,并指出可能发生破坏(拉张破坏、剪切破坏、塑性破坏等)的部位和区域,以此对整个隧道的稳定性进行评价,这种方法是基于小变形和连续介质的假设,适用于分析模拟隧道变形发展演化的早期阶段在应力场作用下发生的拉张或压缩变形。

1 有限元法的基本思想1.1 基本思想有限单元法的基本思想是将连续的结构离散成有限个单元,并在每一个单元中设立有限个结点,将连续体看作是只在结点处连续的一组单元的集合体;同时,选定场函数的结点值作为基本未知量,并在每个单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律;进而利用力学中的某种变分原理去建立用以求解结点未知量的有限单元平衡方程,从而将一个连续区域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题,一经求解,就可以利用解得的结点值和设定的插值函数确定单元上以至整个集合体上的场函数。

连拱隧道动态施工的数值模拟

ＺＨＯＵＹｕａｎ— ｔａｏ
（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１７ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ０３０００６，Ｃｈｉｎａ）
为零。
阶法开挖。开挖施工顺序为： ① 中导洞开挖并支护； ②浇筑中隔墙； ③ 左洞上台阶开挖并支护； ④左洞下台阶开挖并支护； ⑤ 左洞二次衬砌浇筑； ⑥右洞上台阶开挖并支护； ⑦右洞下台阶开挖并支护； ⑧右洞二次衬砌浇筑。详细支护参数见表１。
第３２卷第４期
Ｖｏ１．３２Ｎｏ．４
企业技术开发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＯＦＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ
２０１３年２月
Ｆｅｂ．２０１３
连拱隧道动态施工的数值模拟
表１双连拱隧道支护参数
２．２材料参数
Ｄｕｒｃｋｅｒ — Ｐｒａｇｅｒ屈服条件则是在Ｍｉｓｅｓ屈服条件的基础上，再考虑静水压力分量影响的一种，屈服条件根据
某隧道洞口段围岩所处岩层的物理力学性质，用符合Ｄｕｃｒｋｅｒ — Ｐｒａｇｅｒ屈服条件的（Ｄ — Ｐ）材料来模拟围岩材料，
取洞跨的３倍为限，在水平方向计算模型取５倍隧道中心洞跨；在竖直方向上取隧道下方的距离为洞高的３倍，网格划分时采用二维四节点等参元ＰＬＡＮＥ４２￣，］分岩体和混凝土，用平面二节点杆单元ＬＩＮＫＩ￣ＩＪ分锚杆。模型的边界条件采用施加约束的方法，竖向不加约束；下侧则约束其竖向位移为零，水平方向不加约束；上侧为自由边界；在两侧加滑动支座，使其水平方向位移

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计双联拱隧道是一种应用广泛的隧道结构形式，其结构设计和优化对于隧道的安全性、稳定性和经济性具有重要意义。

本文将对双联拱隧道结构模型进行数值分析与优化设计的相关内容进行探讨。

1. 模型建立双联拱隧道结构通常包括两个拱形隧道的组合，具有一定的相互作用。

在进行数值分析之前，首先需要建立该结构的数学模型，将其离散化为有限元模型，确定节点和单元的位置和连接关系。

考虑到地质条件和荷载情况，还需对隧道结构进行合理的简化和假设。

2. 材料参数在模型建立的过程中，需要确定材料的力学性能参数，包括混凝土的弹性模量、泊松比、抗压强度等参数，以及支护结构和地层的相关参数。

这些参数的选取将直接影响到数值计算结果的准确性和可靠性。

3. 荷载分析双联拱隧道结构需要考虑到地表荷载、地下水压力、交通荷载等多种不同类型的荷载作用。

在数值分析过程中，需要将这些荷载进行合理分析和模拟，确定其作用方式和作用程度，进而进行结构的应力、变形和位移分析。

4. 边界条件数值分析中的边界条件设置是十分关键的一步，它直接关系到分析结果的可靠性。

对于双联拱隧道结构，需要合理设置支撑和约束条件，以模拟实际工程中的边界约束情况，从而得到更加真实和可靠的分析结果。

5. 数值方法数值分析中采用的计算方法包括有限元方法、有限差分法、离散元法等多种方法，针对双联拱隧道结构的特点，需要选取合适的数值方法，进行相应的计算程序设计和计算参数的选取。

6. 结果分析通过数值分析，可以获得双联拱隧道结构的应力、变形、位移等相关结果，对结构的安全性和稳定性进行评估。

对结构的不同部位和不同工况进行分析，找出结构的薄弱环节和存在的问题，为后续的结构优化设计提供依据。

二、双联拱隧道结构模型优化设计1. 结构方案设计在进行双联拱隧道结构的优化设计时，需要充分考虑结构的钢筋混凝土拱、洞口结构、支护体系等关键构件和部位，灵活运用各种结构形式和材料，进行不同方案的设计和比较，找出结构的最优设计方案。

双连拱隧道中隔墙力学分析

（１）对称开挖： ① 中导洞开挖支护及模筑中隔墙； ② 左右侧壁导洞开挖及支护； ③ 左洞右上部开挖支护； ④ 右洞左上部开挖支护； ⑤ 右洞核心土上部开挖支护； ⑥ 右洞核心土剩余土体开挖； ⑦ 右洞全断面模筑二次衬砌；⑧ 左洞核心土上部开挖支护； ⑨ 右洞核心土剩余土体开挖； ⑩ 左洞全断面模
占１．２ｋｍ，土层自上而下分部如下：
杂填土：杂色，松散至稍密，含大量砖块、碎石、灰渣、混凝土块等建筑垃圾。该层分布较连续，
土层厚度２～３ｍ。
（ｂ）＝ＩＦ对称外挖
计算模型为横向１００ｍ，竖向５０ｍ。计算假定：
２９８相关专业
城市道桥与防洪
；．
２０１７年Ｏ５月第０５期
（１）采用的模型假定为均质、各向同性。
Ｍ等体ｏ物的ｈｒ一（理变３Ｃ形ｏ）参ｕ假ｌ致量ｏ定ｍ密在ｂ变效准计形果则算模。过量支程、护岩中参体保数密持见度不表变、摩１，擦和即角表不、２黏考聚虑力圈岩工属胃 ■ Ｉ钯￣＊９Ｏ：￣，ｈ＝＊Ｏ：ｅｚ ■ ｉ兰Ｕ：＝
关键词：双连拱隧道；中隔墙；浅埋；数值模拟分析中图分类号：Ｕ４５５文献标志码：Ｂ文章编号：１００９ — ７７１６（２０１７）０５ — ０２９７ — ０３

双跨连拱隧道的施工过程模拟和测试分析

双跨连拱隧道的施工过程模拟和测试分析1、工程概况张石高速公路野狐岭1＃隧道起讫里程为K19+840～K20+400，全长560 m，位于野狐岭段玄武岩台地区,恰处分水岭（山脊）和垭口重合地段；该隧道最大埋深位于隧道中部偏后为16.8 m，进出口段埋深1～2 m，其余埋深5～8 m，属于浅埋隧道。

隧道围岩主要为Ⅴ级围岩，进口地段围岩以强风化碎块状玄武岩为主，次为亚粘土，地表风化强度更强，岩质疏松;出口地段主要为弱-强风化碎块状结构，次为碎石土；中部地段岩石风化程度较进口段弱，也以强风化碎块状玄武岩为主.由于岩体风化差异，致使疏松岩石与坚硬岩块相间出现，开挖过程很难控制开挖断面形状，施工困难。

隧道横断面采用双跨连拱断面设计，净宽10.25 m，建筑限界高度5。

0 m，净高7.05 m.衬砌断面采用单心圆方案，半径为5.43 m，以利于结构受力以及便于施工。

隧道平面布置主要服从路线总体走向,采取平曲线，纵坡坡度2。

673%.具体尺寸如图１所示。

图１隧道断面图Fig。

1 The Cross Section of the Tunnel施工中遵循“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的施工原则进行开挖施工.对于隧道洞口采用明挖法施工，隧道洞身段采用三导洞先墙后拱法施工,中导洞先行,左导洞滞后中导洞,右导洞滞后左导洞，导洞均采用正台阶法施工,台阶长度5—7 m,开挖进尺按两榀钢架间距进行。

主洞开挖先进行左洞,右洞滞后左洞7-10 m.主洞开挖亦采用台阶法，上台阶分部开挖预留核心土。

2 、有限元计算与分析采用ansys软件进行计算分析，该软件可以方便地模拟分部施工过程和地应力的释放.1 计算模型的确定（1）模型的建立计算假定:①隧道的受力和变形为平面应变问题；②由于埋深较浅，仅考虑自重应力场.依据圣维南原理，取洞径的2～3倍作为计算区域，上边界取至地表面;左、右边界为水平约束,下边界为水平和垂直约束。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计
双联拱隧道结构是指由两个或更多个相邻的拱形结构组成的隧道，这种结构形式在工程实践中得到了广泛应用。

其主要优点是能够充分利用地下空间，提高隧道的承载能力和稳定性。

本文将对双联拱隧道结构进行数值分析与优化设计的方法进行探讨。

进行双联拱隧道结构的数值模拟分析。

数值模拟分析是通过在计算机上构建具体的数学模型，利用有限元方法等数值计算方法对结构进行力学分析。

通过建立双联拱隧道结构的有限元模型，可以计算出结构的应力、应变和变形等力学特性。

通过数值模拟分析，可以得到结构在各种荷载作用下的响应情况，为结构设计提供依据。

进行双联拱隧道结构的优化设计。

优化设计是指在满足设计要求的前提下，通过调整设计参数，使结构的性能指标达到最优。

对于双联拱隧道结构，可以通过调整拱顶厚度、拱脚半径等参数，来优化结构的承载能力和稳定性。

优化设计的方法有很多，可以采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法，也可以进行灵敏度分析，找出对结构性能影响较大的参数。

对双联拱隧道结构模型进行数值分析与优化设计的结果进行分析。

通过对数值分析和优化设计的结果进行分析，可以评估结构的承载能力和稳定性，找出结构存在的问题，并提出改进措施。

还可以比较不同优化设计方法的效果，找出最优的设计方案。

双联拱隧道结构模型的数值分析与优化设计是一项复杂而重要的工作，需要充分考虑结构的力学特性和设计要求，合理选择分析方法和优化算法，通过对结果的分析和比较，提出合理的设计建议，为隧道工程的建设和设计提供技术支持。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计隧道工程作为地下工程的重要组成部分，一直以来都受到工程专家们的高度重视。

隧道工程的设计与施工过程中，隧道结构模型的数值分析和优化设计是至关重要的一环。

双联拱隧道作为隧道工程中常见的一种结构形式，其数值分析和优化设计工作更是举足轻重。

本文将从双联拱隧道结构模型的数值分析和优化设计两个方面展开讨论，以探讨如何更好地进行双联拱隧道结构模型的设计和施工。

1. 原理介绍双联拱隧道结构模型数值分析是在隧道工程设计阶段的重要工作之一，其目的是通过数值计算和模拟，获取双联拱隧道结构在受力情况下的应力、应变、位移等参数，从而为优化设计提供可靠的数据支持。

数值分析的原理主要是通过有限元分析等数值方法，对双联拱隧道结构进行模拟计算，得出结构在不同受力情况下的响应。

2. 方法与步骤双联拱隧道结构模型数值分析的方法主要包括有限元法、有限差分法、边界元法等。

在进行数值分析时，首先需要建立双联拱隧道结构的有限元模型，对结构进行离散化处理，然后确定结构的边界条件和加载情况，进行数值计算和模拟，最终得出结构在不同工况下的响应情况。

3. 结果分析与评估通过数值分析得到的双联拱隧道结构响应数据，可以进行结果分析和评估。

通过对结构在不同工况下的响应进行比较和评估，可以得出结构的薄弱环节和受力集中区域，为优化设计提供指导意见。

二、双联拱隧道结构模型优化设计1. 优化目标与原则双联拱隧道结构模型的优化设计主要是为了提高结构的抗震性能、降低结构的变形和位移、减小结构的材料消耗、提高结构的经济性等。

优化设计的原则主要包括安全可靠、经济合理、施工便捷等。

在双联拱隧道结构模型的优化设计中，常用的方法和技术包括结构形式优化、材料选用优化、截面尺寸优化、支护形式优化、施工工艺优化等。

通过对结构形式、材料、截面尺寸等进行优化，可以提高结构的整体性能和经济性。

3. 优化结果与应用通过优化设计，可以得到符合工程实际需求的双联拱隧道结构模型，并将优化结果应用于实际工程中。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计双联拱隧道结构是近年来在隧道工程中应用较广泛的一种结构形式。

它由两个或多个相邻的单孔隧道相互连接而成，具有刚性强、自重轻、稳定性好等优点。

在双联拱隧道的结构设计中，数值分析与优化设计起到了重要的作用。

数值分析是通过数值模拟的方法对结构的力学性能进行计算与分析。

在双联拱隧道的数值分析中，需要准确建立结构的几何模型和边界条件，并选择合适的数值方法进行计算。

常用的数值方法包括有限元法、有限差分法等。

通过数值分析可以得到结构的应力、应变分布情况，了解结构的强度、刚度等性能。

优化设计是指在已知约束条件下，通过调整设计参数，使得结构的性能得到最优化的设计过程。

双联拱隧道结构的优化设计主要针对结构的尺寸和形状进行调整，以提高结构的稳定性和承载能力。

在优化设计中，需要确定设计变量的取值范围和约束条件，建立相应的优化模型，并选择适当的优化算法进行计算。

常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法等。

1. 结构的静力分析：通过数值分析，可以对双联拱隧道结构的稳定性和承载能力进行评估，确定结构的合理尺寸和形状，避免结构受力过大而发生破坏。

3. 材料与施工过程分析：通过数值分析，可以模拟双联拱隧道结构在不同材料参数和施工过程中的响应情况，优化结构的施工方案，提高工程的质量和安全性。

4. 结构的优化设计：通过数值分析与优化设计，可以优化双联拱隧道结构的几何形状和材料参数，提高结构的稳定性和承载能力，减少施工成本和工期。

在实际工程中，双联拱隧道结构的数值分析与优化设计是一个复杂而繁琐的工作。

需要综合考虑结构的力学性能、施工工艺、材料特性等多方面因素，并进行合理的假设和简化。

在进行数值分析与优化设计时，需要充分考虑工程实际情况，进行合理而有效的计算与分析。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计【摘要】本文通过对双联拱隧道结构模型的数值分析与优化设计进行研究，旨在提高该结构在实际工程中的安全性和经济性。

在我们介绍了研究的背景，阐明了研究的意义，并明确了研究的目的。

在我们首先概述了双联拱隧道结构模型的基本特点，然后介绍了数值分析方法及模拟过程，接着探讨了优化设计的理论和实践经验，最后分析了数值分析与优化设计的结合应用。

在我们总结了双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计的成果，提出了研究的展望，并探讨了未来在该领域的发展方向。

本研究为双联拱隧道结构模型的设计与施工提供了重要的理论指导和实践经验。

【关键词】双联拱隧道结构、模型、数值分析、优化设计、概述、方法、模拟、理论、实践经验、结合应用、总结、展望、发展方向、研究意义、研究目的、背景介绍1. 引言1.1 背景介绍双联拱隧道结构模型是近年来在道路、铁路等交通建设领域中得到广泛应用的一种结构形式。

这种结构以其稳定性和经济性而备受关注，是现代城市交通建设中重要的组成部分。

双联拱隧道结构在工程实践中的运用越来越广泛，其设计和优化具有重要意义。

隧道结构在地下工程中具有独特的地位和作用，能够有效解决交通流量大、道路拥堵等问题。

双联拱隧道结构模型是一种高效的组合结构形式，利用双层拱形结构的组合优势，能够在保证结构稳定性的同时最大程度地减少结构材料的使用，实现经济节约。

双联拱隧道结构的设计和优化仍然存在一些技术难题，需要更深入的研究和探索。

本文旨在通过数值分析与优化设计的方法，对双联拱隧道结构模型进行深入研究，探讨其优化设计的理论和实践经验，为提高双联拱隧道结构的设计水平和施工质量提供参考。

通过结合数值分析与优化设计，进一步完善双联拱隧道结构的设计方法，提高结构稳定性和经济性，为工程实践提供有益的指导。

1.2 研究意义通过数值分析与优化设计，可以对双联拱隧道结构的受力性能进行模拟和评估，进而优化设计方案，提高结构的整体性能和安全性。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计一、引言隧道是一种长形的地下通道，是交通、水利和城市建设中重要的基础工程。

双联拱隧道结构是隧道工程中常用的一种结构形式，具有稳定性好、承载能力大、施工方便等特点，因而受到了广泛的关注和应用。

本文将对双联拱隧道结构模型进行数值分析与优化设计，以求得其在工程实践中的更好应用效果。

二、双联拱隧道结构模型数值分析1. 模型建立我们需要建立双联拱隧道结构的数值模型。

在建立数值模型时，需要考虑隧道结构的几何形状、材料参数、荷载情况等。

通过有限元分析软件，可以将双联拱隧道结构建模成为一个包含节点、单元和边界条件的有限元模型，然后通过数值方法进行分析。

2. 载荷与边界条件在进行数值分析时，需要考虑到各种预期荷载和边界条件。

应该考虑到地下水压力、地震力、交通荷载等。

对于隧道结构的边界条件也需要进行合理的设定，以保证数值模型的真实性。

3. 材料参数在进行数值分析时，需要准确地输入隧道结构所用的材料参数，例如混凝土的弹性模量、泊松比、抗压强度等，钢筋的参数等。

这对于模型分析结果的准确性具有决定性的影响。

4. 数值计算通过有限元分析软件进行数值计算，得到隧道结构在不同工况下的受力、变形等情况。

通过数值计算，可以分析双联拱隧道结构的强度、刚度、稳定性等方面的性能。

5. 结果分析需要对数值计算的结果进行分析。

通过分析得到的结果，可以评估双联拱隧道结构在不同工况下的性能，为后续的优化设计提供依据。

1. 结构参数优化在进行数值分析的基础上，可以对双联拱隧道结构的结构参数进行优化设计。

可以通过调整隧道结构的几何形状、厚度等参数，以提高隧道结构的受力性能和稳定性。

2. 材料选用优化可以对隧道结构所用材料进行优化设计。

通过优选材料、调整混凝土配合比等方式，可以提高隧道结构的抗压强度、抗弯强度等性能。

3. 加固设计优化4. 结果验证需要对优化设计的结果进行验证。

通过数值分析的验证，可以评估优化设计的效果，以保证其实用性和可行性。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计隧道是一种在地下进行通行的交通工具，而双联拱隧道是一种结构繁琐，严格的隧道结构。

为了确保该隧道结构的安全性和使用寿命，需要进行数值分析和优化设计。

数值分析是通过计算机技术和数学知识对工程结构进行数值模拟。

它可以评估结构的性能，如强度、刚度和稳定性等。

对双联拱隧道进行数值分析的目的是确定结构的受力情况和变形情况，并在此基础上优化设计。

首先，对双联拱隧道进行建模。

该模型应包括隧道的几何尺寸、材料的物理性质、荷载条件和边界条件。

然后，使用数值方法对该模型进行数值计算。

在计算过程中，需要考虑结构的非线性、材料的塑性变形和结构的变形。

在数值分析过程中，需要考虑的主要问题是结构的强度和稳定性。

在双联拱隧道结构中，最常见的问题是弯曲和剪切。

因此，在分析过程中，需要考虑这些因素对结构的影响。

优化设计是指通过改变结构参数和几何形状来改善结构性能、减小结构成本和提高结构质量。

在双联拱隧道结构中，可能存在的优化设计方法有以下几个方面：首先，在几何形状上进行优化。

通过改变隧道的几何形状，可以使结构更加稳定和抗震，同时减少荷载偏差。

其次，通过选择合适的材料来优化结构。

选择合适的材料可以使结构更加牢固和耐用。

此外，在选择材料时还应考虑其成本和可持续性。

最后，在考虑荷载情况时进行设计。

荷载是影响结构稳定性的关键因素之一。

通过优化荷载情况，可以使结构更加稳定和安全。

总之，通过数值分析和优化设计，可以确保双联拱隧道结构的强度和稳定性，并最大程度地提高其使用寿命和安全性。

双连拱隧道施工过程的三维数值模拟分析

双连拱隧道施工过程的三维数值模拟分析胡庆安夏永旭王文正（长安大学公路学院，西安，710064）摘要：研究双连拱隧道施工过程中开挖面的空间效应、左右洞施工的相互影响以及中墙的变形和稳定性。

右洞开挖对左洞围岩位移的影响范围约为开挖面前后3B（B为单洞开挖跨度）。

右洞施工时，开挖面后方的中墙产生整体向左的偏转，墙身中部向左侧鼓出，基部右趾向上抬起。

中墙侧的回填有效地抑制了中墙的变形，所以施工时中墙侧必须回填密实。

为了控制中墙的变形，两开挖面间距应小于2.5～3B。

关键词：双连拱隧道施工中墙变形三维分析数值方法0.引言在公路隧道的结构分析中，按平面应变问题所建立的模型，仅适用于已建成的隧道或者远离掌子面的洞身。

而对于开挖掌子面附近的结构分析，不得不采用三维空间模型。

空间计算模型不但可以较为真实地模拟初期支护，尤其锚杆与拱架格栅的物理力学参数与它们在实际隧道中的位置，而且可以模拟真正的开挖过程，体现施工各工序在空间上的安排，分析在不同施工过程中隧道围岩与支护结构的应力、应变变化规律。

本文以西汉高速某连拱隧道为背景进行三维线弹性分析，考察连拱隧道施工过程开挖面的空间效应、左右洞施工的相互影响，以及中墙的变形和稳定性。

1. 空间计算模型的建立及施工工序的简化计算模型取为各向同性线性弹性；岩体初始应力场不考虑构造应力，仅考虑其自重应力；锚杆和拱架看作对围岩因施工爆破而松弛的补强；一二衬同时施作，不考虑其施作的时间差的影响。

计算参数按照文献[1]的规定选取。

有限元模型计算范围在水平方向取距隧道中心5倍半跨，下边界取为洞高的3倍，上边界可取隧道的实际埋深，纵深方向取5B（B为单洞开挖跨度），即60m。

在模型的底面加固定支座，在平行隧道走向的两侧施加滑动支座，只约束X方向的自由度而释放Y方向上的自由度，垂直于隧道走向的两侧施加Z方向的约束。

根据实际施工中“一洞在前，一洞在后”的常用施工方案，计算工序简化如下：第1步，自重应力场计算；第2步，三导洞全线开挖贯通，同时浇筑中墙和边墙二次衬砌；第3步至第11步，开挖右洞剩余岩体，施作衬砌，每次开挖进尺0.5B，共开挖9次，即到4.5B处；第12步至第20步，开挖左洞剩余岩体，施作衬砌，每次开挖进尺0.5B，共开挖9次，与右洞齐平；在第3步开始右洞开挖时，先对中墙顶进行了回填，同时为了考察中墙在施工中的偏转状况，对中墙左侧进行回填与不回填两种分析。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计
双联拱隧道结构是一种具有较高安全性和经济性的隧道结构形式，在现代工程中得到广泛应用。

为了确保双联拱隧道结构在使用过程中的安全可靠性，需要进行数值分析和优化设计。

数值分析是通过建立数学模型，利用计算机技术对双联拱隧道结构进行力学分析和变形计算的过程。

数值分析可以帮助工程师了解双联拱隧道结构在不同荷载情况下的受力情况、变形情况和破坏机制，提高结构的可靠性和安全性。

常用的数值分析方法包括有限元方法、有限差分方法和边界元方法等。

在进行数值分析的过程中，需要考虑双联拱隧道结构的几何形状、材料特性、边界条件和荷载情况等。

需要进行结构的离散化，将结构分割为有限个数量的单元。

然后，根据力学原理和材料力学性质，建立力学模型和材料模型。

利用计算机软件进行数值计算，得到结构的应力、变形和破坏形态等信息。

优化设计是指通过调整双联拱隧道结构的几何形状、材料参数和荷载条件等，使得结构在满足强度和刚度等要求的前提下，尽可能减小结构的重量、变形和材料消耗等。

优化设计可以有效提高结构的经济性和可持续性。

在进行优化设计时，需要综合考虑结构的安全性、经济性、美观性和施工可行性等因素。

常用的优化方法包括敏感度分析法、遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。

通过不断迭代计算，可以得到最优的结构参数和荷载条件。

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计

双联拱隧道结构模型数值分析与优化设计作者：马帅帅孙厚超许龚成陈荣刚殷勇来源：《科技创新与应用》2020年第07期摘; 要：结合第四届全国城市地下空间工程专业大学生模型设计竞赛，建立了双联拱隧道数值模型，分析了各计算工况。

根据有限元数值模型计算结果，对各工况下模型顶部竖向位移、构件最大侧向位移及构件最大轴力对比分析，提出了隧道支护结构模型优化设计建议。

关键词：隧道结构模型;数值分析;方案设计;构件优化中图分类号：U455.4; ; ; ; ;文献标志码：A; ; ; ; ;文章编号：2095-2945（2020）07-0004-05Abstract： Based on the fourth national model design competition for college students majoring in urban underground space engineering， the numerical model of double-arch tunnel is established，and the calculation conditions are analyzed. According to the calculation results of the finite element numerical model， this paper makes a comparative analysis of the vertical displacement at the top of the model， the maximum lateral displacement and the maximum axial force of the members under various working conditions， and puts forward some suggestions for the optimal design of the tunnel supporting structure model.Keywords： tunnel structure model; numerical analysis; scheme design; component optimization 1 概述隨着交通建设的不断发展，经常遇到隧道工程问题，隧道设计是地下建筑结构的重要组成部分，它包括半衬砌结构、厚拱薄墙衬砌结构、直墙拱形衬砌结构、曲墙结构、复合衬砌结构和连拱隧道结构等形式，实际工程中可根据地层类别、使用功能和施工技术水平等因素进行选择。