拓撲優(yōu)化方法在軟弱圍巖隧道結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的適用性研究.pdf

1、隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，高速公路隧道工程日益增多，然而隧道支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計仍然采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，導致安全系數(shù)普遍偏大，不能充分兼顧經(jīng)濟和結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的要求，達不到既經(jīng)濟又合理的目的。針對傳統(tǒng)隧道支護結(jié)構(gòu)，有必要提供新的優(yōu)化設(shè)計方法。鑒于此，本文結(jié)合水塘隧道仰拱底鼓隆起斷面的支護結(jié)構(gòu)，運用拓撲優(yōu)化理論，對隧道支護結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　（1）總結(jié)國內(nèi)外軟巖隧道的研究現(xiàn)狀，分析隧道仰拱破壞的原因和隧道仰拱的力學

2、模型，探討了隧道斷面仰拱型式優(yōu)化對軟弱圍巖隧道整體結(jié)構(gòu)受力及安全性的重要影響。
　　（2）基于拓撲優(yōu)化基本理論，針對水塘隧道仰拱破壞嚴重斷面，結(jié)合現(xiàn)場工程概況和實測分析結(jié)果，對隧道仰拱底鼓隆起斷面型式進行拓撲優(yōu)化分析，確定隧道仰拱結(jié)構(gòu)合理的曲率半徑；對比優(yōu)化前后隧道仰拱關(guān)鍵部位安全系數(shù)，論證了拓撲優(yōu)化理論在隧道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的可行性，為水塘隧道仰拱隆起病害整治提供了理論指導。
　?。?）運用拓撲優(yōu)化理論，對長沙地鐵一號線下穿重