刘宁，彭立敏，施成华

(中南大学 土木工程学院， 湖南 长沙 410075)

基岩脱空条件下仰拱结构疲劳寿命的计算方法

刘宁，彭立敏，施成华

(中南大学 土木工程学院， 湖南 长沙 410075)

摘要:由于隧道施工扰动及重载列车长期循环荷载作用下，隧道底部围岩出现局部基岩脱空现象。基岩脱空引起拱底围压的差异性分布，进而关系到隧道仰拱结构的疲劳寿命。通过引入重载列车隧道结构振动理论和Miner线性累积损伤理论，建立考虑基岩脱空条件下仰拱结构疲劳寿命的预测方法，研究基岩脱空条件下列车荷载对铁路隧道底部结构疲劳寿命的影响。计算结果表明：在隧道底部基岩脱空条件下，隧底结构仰拱中心处出现拉应力最大值，仰拱与边墙连接处出现压应力最大值，仰拱结构动应力响应分布规律相似。随着脱空变量的增大，隧底结构各部位动拉应力和动压应力增幅较大，仰拱结构疲劳寿命明显减小。

关键词：底部结构；疲劳寿命；动力响应；重载列车荷载

随着隧道工程建设量和服役时间的增加，隧道仰拱下部基岩在列车振动及地下水等因素耦合作用下，出现一定范围和不同程度的软化、破损等现象[1]。在地下水与基岩的渗流耦合作用下，基岩逐渐软化、破损、流失、掏空，最终形成了隧底基岩空洞，降低了基岩力学性能，形成了不利的隧底基础条件，影响了隧道底部结构的安全稳定性[2]。由此可见，隧道基底不良状况的存在对重载列车隧道结构长期服役性能的研究具有重要的现实意义。……