第4期

新疆交通科技

考虑地震和温度作用的公路隧道衬砌结构计算分析 赵喜忠 (新疆公路工程质量监督局，乌鲁木齐 8 3 0 0 0 0 )

摘

要：采用荷载一结构法分别对考虑地震荷载作用下Ⅳ级围岩段的二次衬砌和考虑温度荷载作用下 V级围岩段的二次衬砌进

行结构计算，计算结果表明：Ⅳ级围岩段的二次衬砌考虑地震荷载作用后，整个衬砌截面混凝土均承受压应力，地震荷载作用导致隧道中心线左右两侧断面位移、受力、弯矩大小并不一致，最大轴力发生在右侧墙角处，最小值发生在拱顶处；最大弯矩发生在

拱顶、两侧拱脚处，拱顶内侧受拉，两侧拱脚外侧受拉。 V级围岩段考虑二次衬砌内表面和围岩表面存在 2 0￣ C温度梯度影响后 结构的位移较大，应加强施工监测。 关键词：地震；温度；公路隧道；衬砌结构；计算中图分类号： U 4 5 1 文献标识码： B

1工程概况 雁口山特长公路隧道位于 G 2 1 4线青海省共和~ 结古段，全长 3 9 6 6 m,为双向四车道高速公路隧道，隧址区冬季寒冷漫长，多风雪，年平均气温一 1 . 7℃,极端最高气温 2 4 . 0￣ C,极端最低气温 - 3 3 . 0￣ C,全年冰冻期 长达 7个月，最大冻结深度 2 . 8 9 m。 根据工程地质测绘及钻孔揭露，隧址区上覆第四

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2 0 0 4 )结合工程及计算经验选取；围岩的物理力学

参数是在隧道工程地质勘察报告的基础之上综合现场调查结论与《公路隧道设计规范》 ( J T G D 7 0 - 2 0 0 4 ) 选取。

2 . 1边界条件和初始地应力场

计算模型采用假定位移边界条件，即假定边界点 位移为零，如图 1所示。

系全新统残坡积层和第四系全新统冲洪积层，下伏中

生界上三叠统上巴颜喀拉山群 ( T 3 b y )灰黑色页岩和 砂岩互层。根据围岩划分情况，该隧道 V级围岩段长

度 2 3 1 6 m,占 2 9 . 3%; I V级围岩段长度 5 6 0 0 m,占 7 0 . 7%。隧址区基本地震烈度为Ⅶ度。

2数值模拟计算方法 考虑到隧址区位于高烈度地震区，隧道设计采用 V I I I度设防等级进行设防，为验证隧道衬砌结构设计的安全可靠，采用荷载结构法对Ⅳ级围岩段二次衬

砌 进行地震荷载情况下的结构计算。考虑到隧址区为

图 1位移边界条件

严寒区，为了验证温度作用对隧道衬砌结构的影响， 采用荷载结构法对 V级围岩段进行二次衬砌内表面

根据经验和统计结果，认为简化后初始地应力场

为：垂直地应力由岩体的自重产生，而水平的地应力则与同深度的垂直地应力成倍数 (侧压系数 )关系， 因此： i

和围岩表面存在 2 0￣ C温度梯度情况下的结构计算。 本次计算分析运用 MI D A S/ G T S完成。支护结

构的力学参数是根据《公路隧道设计规范》 ( J T G D 7 0 : I=收稿日期： 2 O l 4—0 3—1 6

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作者简介：赵喜忠( 1 9 8 4一),山东省菏泽市人，工程师，主要从事公路工程质量监督工作。