长昆高速铁路桥隧相连高边坡设计参数研究

摘要

拟建的长昆铁路客运专线在穿越山区时，出现了许多桥隧相连工程。当前的铁路规范及手册关于桥隧相连地段工程设计形式和边坡设计参数无明确相关规定。本学位论文在总结桥隧相连工程设计特点的基础上，结合工点工程地质条件为长昆铁路雪峰山一号隧道出口边坡和大岩湾一号隧道出口边坡提出了建议性的桥隧相连设计形式。采用有限元数值分析软件MIDAS/GTS软件对不同几何设计参数下的桥隧边坡进行稳定性和动力响应分析。主要研究内容及成果如下:
　　 (1)结合桥隧相连工程设计特点和工点工程地质条件，提出雪峰山一号隧道出口处宜采用对接型桥隧相连形式，大岩湾一号隧道出口处宜采用串接型的桥隧相连形式。
　　 (2)桥基荷载作用下边坡静力分析结果表明，桩基底的应力变化随着桥基埋深增加而减少。桥基埋深大于20m时，基底等效应力变化比率小于0.1。桥基荷载能否对边坡表层产生影响，主要处决于桥基的水平位置。
　　 (3)两处工点不同设计参数下的动力分析结果表明，桥隧边坡表面在列车动荷载作用下的动力响应加速度峰值小于0.05g，动力响应位移峰值小于1mm。
　　 (4)雪峰山一号隧道出口采用对接型桥隧相连设计时，桥梁桩基埋深宜取20m，桩基承台外侧至边坡表面距离宜为5m。桥基施工时，边坡纵向开挖的安全坡率为1∶0.75，且应采用台阶式的开挖方式，每8m设2m宽平台。隧道洞口侧坡坡率可取1∶0.25，洞口仰坡工后采用自然坡度。
　　 (5)大岩湾一号隧道出口采用串接型桥隧相连设计时，桥台内置隧道的长度在0～10m范围桥隧边坡是稳定的。桥台内置隧道0～5m时，桥梁荷载对边坡整体稳定的影响较为明显，大于5m以后影响很小。隧道洞口两侧中上部是最易发生破坏的区域。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡稳定性

1．2．2 高边坡设计参数

1．2．3 列车荷载作用下岩质边坡的动力响应

1．3 研究内容及思路方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究技术路线

第2章 桥隧相连工程设计概述

2．1 桥隧相连的定义及特点

2．1．1 桥隧相连的定义

2．1．2 不同桥隧相连形式的特点及设计分析

2．2 山区铁路工程桥隧相连工程的设计理念

2．2．1 自然边坡的稳定性

2．2．2 复杂山区边坡工程设计

2．2．3 山区隧道设计

2．2．4 线路进洞方式

第3章 长昆铁路工点桥隧相连设计分析

3．1 研究区工程地质条件

3．1．1 雪峰山一号隧道出口工程地质条件

3．1．2 大岩湾一号隧道出口工程地质条件

3．3 研究区工点设计概况

3．4 研究区设计建议

3．4．1 雪峰山一号隧道出口

3．4．2 大岩湾一号隧道出口

第4章 对接型桥隧相连工程的边坡设计参数

4．1 计算软件

4．2 边坡稳定分析有限元法

4．2．1 有限元法概述

4．2．2 有限元强度折减法

4．2．3 有限元分析相关准则

4．3 边坡动力响应分析

4．3．1 分析方法

4．3．2 动力分析边界设定

4．3．3 列车振动荷载

4．2 有限元数值分析模型

4．2．1 计算参数

4．2．2 荷载

4．2．3 单元说明

4．3 桥基边坡设计参数

4．3．1 桥基位置的确定

4．3．1 桥台(基)施工边坡临时开挖设计参数

4．3．2 隧道洞口(桥台两侧)边坡设计参数

第5章 串接型桥隧相连工程的边坡设计参数

5．1 分析模型建立

5．1．1 计算参数

5．1．2 分析荷载

5．1．3 数值分析模型

5．2 边坡稳定性分析

5．3 边坡动力分析

5．4 设计建议

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果