甫当隧道温度应力场数值模拟分析

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1、：中图分类号：１１２５密级公开ＵＤＣ：：本校编号萄Ｗ义遠乂爭硕±学位论文论文题目：甫当隧道温度度；（；场数值模拟分析研究生姓名：０２１２１９４：李铁根学号４学校指导教师姓名：严松宏职称：教授申请学位等级；王学硕壬学位专业：桥梁与隧道工程论文提交日期２０１５年４月论义答辩日期：２０１５年６月：ｉ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作和取得的研巧成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研。究成果，也不包含获得兰少Ｈ交通大学或其他

2、教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＂学位论文作者签名：；签字日期：＾專月日＾；＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州交通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分巧容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编！Ｍ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名导师签名：》签字日期：知年月｜〇日签字日期６月）日ＪＴ＾

3、硕士学位论文甫当隧道温度应力场数值模拟分析TheNumericalSimulationAnalysisonCouplingofTemperatureFieldandStressFieldforFu-DangTunnel作者姓名：李铁根学科、专业：桥梁与隧道工程学号：0212194指导教师：严松宏完成日期：2015-4兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要近几年来国家大力发展铁路市场，来带动国家经济的发展。国内高速铁路里程的日益增长，使得设计师们越来越多的使用桥梁与隧道来征服高山、跨越峡谷。隧道，作为线路中的一种常见的建筑结构形式，

4、近几年来更是被广泛的应用，而且隧道的长度也在不断的增加。长大隧道的出现及长度的不断增长，在给线路选线工作提供便利的同时，以前不太明显的隧道病害，逐渐成为影响隧道施工及运营的重要因素。高地热问题就是近年来逐渐开始显现的一种隧道病害—地温场对隧道结构的影响程度也明显的提高。本文以高海拔、高地温的拉日线甫当隧道为依托，根据传热学所学的相关理论知识，运用ANSYS对现场实际情况进行数值模拟，分析了在施加了温度荷载的前后，二次衬砌结构的受力情况及安全系数，决定使用隔热材料来阻碍地层中热量流向隧道二次衬砌结构。结合现场实际情况，经过综合比选，确定了隔热层的材料种类和施做厚度。然后分两阶段—施工

5、阶段及运营阶段对隧道进行通风降温，并计算运营期间二次衬砌内的应力及安全系数，确保隧道在施工过程中及使用年限内都有足够的可靠性。(1)运用ANSYS软件，分别计算分析甫当隧道二次衬砌结构仅在温度场和在温度应力场耦合作用下，应力分布特征及安全系数情况。结果显示，温度对结构内力影响较大，结构的安全系数降低。(2)分别模拟结构在施做隔热层前后，隧道二次衬砌内部结点温度情况。计算结果表明在施做隔热层后，二次衬砌结构的温度提升速率更为平缓，且在计算年限之内，隧道二次衬砌温度明显降低。(3)模拟分析不同材质及不同厚度的隔热层，结合实际情况，以经济合理为原则，选择最优隔热层施做方案—在二次衬砌及复

6、合防水层之间，施做10cm厚复合型硅酸盐隔热层，来阻碍地层中热量流向隧道二次衬砌结构。(4)考虑隧道贯通以前，隧道内部空气与隧道外空气对流不明显，为保证施工人员的安全，施工机械设备的正常运作，决定使用通风机对隧道进行通风降温处理。模拟计算结果显示，当空气温度15℃、风管内风速大于15米/秒时，距离掌子面110米的范围内，隧道内部气温下降到30℃以内。(5)运营过程中，假设隧道内空气充分与洞外空气对流，计算结果显示，隧道二次衬砌结构在隧道内气温及隔热层的作用下，较不采取任何降温措施情况下，结构内部应力有所降低，整体安全性提高，运营通风满足要求。关键词：铁路隧道；高地热；隔热层；隧道通

7、风；安全系数I甫当隧道温度应力场数值模拟分析AbstractWiththerapiddevelopmentofrailwaymarketandtheincreasementofhighspeedrailway,designersfocusonbridgesandtunnelstomakelinesmoresmoothly.Tunnels,asacommonstructure,hasbeenwidelyappliedinrecentyears,andeventhelen