基于可靠度理论的铁路隧道复合式衬砌结构设计软件研究及应用

包德勇, 员健祥, 张建风, 宋玉香, 龚彦峰

doi:10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20220331

石家庄铁道大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 36 ›› Issue (01) : 69 -76. DOI: 10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.20220331

基于可靠度理论的铁路隧道复合式衬砌结构设计软件研究及应用

包德勇, 员健祥, 张建风, 宋玉香, 龚彦峰

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摘要

《铁路隧道设计规范(极限状态法)》(Q/CR 9129—2018)使得概率极限状态法在铁路隧道结构设计领域得到迅速发展，但常规计算中引用的经验值“荷载分担比”对结果有很大影响，可建立初期支护与二次衬砌共同作用的复合式衬砌模型避免其影响。为了排除“荷载分担比”的模糊影响、实现独立进行复合衬砌结构设计，开发了铁路隧道复合式衬砌结构设计的专业软件CLAS,该软件支持对单层衬砌模型和复合衬砌模型进行3种设计方法计算，包括破损阶段法、极限状态法、可靠度分析。该软件由软件界面、前处理、截面检算、可靠度分析、后处理5部分组成。前处理支持导入AutoCAD文件完成几何建模；截面检算可采用破损阶段法和极限状态法，实现内力分析、安全性检算和配筋计算；可靠度分析提供JC法和蒙特卡罗法的计算；后处理提供结果数值导出与云图显示、计算报告生成功能。工程应用表明，CLAS功能全面、操作简单，精度满足工程要求；“荷载分担比”经验值对二次衬砌拱顶处的荷载有明显低估，复合衬砌模型能更有效地反映衬砌结构的受力情况。