陆泽西

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610042 ）

0 引言

随着我国交通事业的不断发展，为了节约资源，有效利用土地，明洞衬砌结构越来越多。同时为了更好的利用明洞上方的空间，明洞衬砌的覆土厚度也越来越大。当明洞上方填土较高时，即使对明洞断面进行整体优化，依旧不可避免地会对明洞衬砌内部产生较大的内力。如果一味增加衬砌厚度，既造成大量圬工浪费，又会因为大体积混凝土水化热无法有效消除而产生较大温度裂缝，导致明洞衬砌耐久性无法得到保障。

大量结构工程表明：采用中空钢筋混凝土的承压构件比普通钢筋混凝土承压构件约可节约混凝土50%，减轻结构自重50%左右，中空钢筋混凝土具有良好的经济效果。在合理设计的情况下，采用相同的混凝土截面尺寸，中空混凝土的承载力一般不低于相应实心钢筋混凝土的承载力，且可具有和实心钢筋混凝土类似的力学性能。

本文利用ANSYS10.0 有限元分析程序，对不同孔径开孔衬砌明洞结构进行分析，对比分析空心型式衬砌内力的优劣性。

1 有限元分析

1.1 几何模型

本次计算采用荷载—结构模式进行计算。为更好的分析大小空心开孔模式下的应力情况，纵向宽度建为1m，并采用地基弹簧模拟地基土等抗力作用，所建的模型如图2-1～图2-4 所示。

图2-1 实心衬砌模型图

图2-2 20cm 孔径衬砌模型图

图2-3 1/6h 孔径衬砌模型图

图3-4 50cm 孔径衬砌模型图

混凝土参数及围岩弹性反力系数均依照公路隧道规范选取。……