围岩荷载下隧道波纹钢拱架承载稳定性试验研究
后印本
Experimental study on bearing stability of tunnel corrugated steel arch under surrounding rock pressure
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作者：
周唯
1
邓涛
1
周飞聪
1
许杰
1
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作者单位：
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提交时间：2025-07-17 15:02:06
摘要: 波纹钢板结构自重轻，力学性能好，为探明波纹钢拱架作为隧道初支结构的稳定承载性能，本研究基于缩尺模型试验，实现了波纹钢拱架结构屈曲变形趋势和临界荷载的分析，重点讨论了波纹形状分布和侧压力的影响，揭示了波纹钢拱架在加载时的屈曲变形过程以及最终的失稳形态。首先，对比分析波纹钢拱壳和平钢板拱壳的变形情况、屈曲形态以及稳定承载能力，讨论了波纹对拱壳承载力的提升机理。其次，将砂土介质去除以模拟结构侧压力系数为0的情况，在波纹钢拱架施加荷载直至结构屈曲，研究了波纹钢拱架结构的最终屈曲形态以及其稳定承载能力。最后，通过对比存在砂土介质和去除砂土介质加载时波纹钢拱架的屈曲变形差别，探明了侧压力对波纹钢拱架屈曲影响的机理。数据研究表明：波纹钢拱架临界荷载达7000 kN，较平钢板拱架（580 kN）提升逾10倍；直接竖向加载时，临界荷载为5110 kN，失稳时拱顶沉降63 cm，拱腰波谷断面鼓出，横断面呈椭圆形；临界荷载下波纹钢拱架屈曲主位仍集中于拱腰-拱顶区域，且侧压力通过抑制径向变形显著降低整体位移。此外，应变结果揭示了波纹钢拱架纵断面方向应变与屈曲过程同步演化，横断面径向应变峰值集中于拱顶及拱腰，波峰断面应变分布呈对称性。所研究成果可为大跨度隧道波纹钢拱架的设计优化、施工阶段稳定性控制及围岩协同作用分析提供理论依据与技术支撑。
版本历史
| [V1] |
2025-07-17 15:02:06 |
ChinaXiv:202507.00356V1
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