偏压连拱隧道断面形式优化.pdf

( ) 　公路隧道 2010 年第 2 期 总第 70 期 偏 压 连 拱 隧 道 断 面 形 式 优 化 1 2 3 邓 　琦 　秦水祥 　熊汉江 ( 1 江西省公路管理局景婺黄高速公路管理 处 　江西景德镇 　333000 ;2 江西省公路 管理局交通工程公司 　南昌　330002 ; 3 江西省吉安市公路管理局安福公路分局 　江西安福 　3432 00) ( ) 摘 　要 　以景 婺黄 常 高速公路 白洋冲一号隧道为优 化对象 ,在 满足建筑界限、通风 以及受力 安全的基础上 ,建 立了偏压连拱隧道的断面形式优化模型 ,优化结果表明该优化模型对降低工程造价 具有一定的理论价值及 实际工 程意义 。 关键词 　连拱 隧道 　偏压 　断面形式 　优化模型 　　从 已有经验看 ,与传统设计相比 ,用优化设计可 有任何障碍物的空间限界 。 以使土建工程造价降低 5 %～30 % 。优化设计能最 在设计 中 ,应根据行车道与公路设施之 间的空 ( 合理地利用材料 的性能 , 使结构 内部各单元得到最 间关系及受力要求等条件 ,使任何部件 包括隧道本 ) 好 的协调 ,并具有规范所规定的安全度 。同时 ,它还 身的通风 、照明 、安全 、监控及 内装等附属设施 均不 可为整体性方案设计进行合理 的决策 ,优化设计是 得侵入隧道建筑限界之内 。 实现设计 的最终 目标 —实用 、安全和经济 的有效途 另外 , 隧道 内轮廓还应考虑通风、照明 、安全 、监 径 。目前国内隧道工程界建立了以开挖面积最小为 控等 内部装修设施所必需的富余量 ,并根据施工方 ( ) 目标函数 ,以满足限界 、通风 、受力等要求为约束条 法 传统矿 山法或新奥法 确保断面形状及尺寸有利 件 的优化 模型 , 并采用 简易复形 法对其 进行 了求 于隧道的稳定 。从经济观点出发 ,内轮廓线又应尽 解[ 1 - 4] 。目前对于偏压连拱隧道断面形式的设计 , 量减小隧道的体积 ,使土石开挖量与圬工砌筑量为 一般采取左右对称的断面形式 。偏压连拱隧道单洞 最少 。因此 ,内轮廓线一般紧贴限界 ,但又不能如限 内轮廓一般采用单心圆 、二心圆和三心圆 3 种断面 界般 曲折 ,要平顺圆滑 ,以使结构在受力及围岩稳定 形式 。目前已有研究人员对坦三心圆 、尖三心圆和 方面均处于有利条件 。总之 , 内轮廓线应最大限度 单心圆进行了优化研究 , 并在优化计算程序中用典 地保证确定后的断面形式及尺寸安全 、经济 、合理 。 型的矩阵位移法对选 出的方案做 了内力检算 ,最后 1. 2 　偏压连拱隧道断面形式优化 的基本原理 得 出单心圆断面几何尺寸简单且 内轮廓净面积较小 1. 2 . 1　目标函数 受力较好 ,施工方便 ,推荐此方案[ 5 ] 。因此 ,本文对 目标函数是评价设计方案好坏的标准 ,一般来 单心圆的复合式 曲中墙连拱隧道断面形式进行