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隧道建设(中英文) ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (12): 2205-2216.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2025.12.002
路军富1, 陈卓1, 王明胜1, 2, 李旻昊1, 王奎1, 李牧雨1
LU Junfu1, CHEN Zhuo1, WANG Mingsheng1, 2, LI Minhao1, WANG Kui1, LI Muyu1
摘要: 针对不良地质条件下隧道型钢混凝土初期支护易变形破坏的问题,提出在型钢拱架上增设栓钉剪力件(简称栓钉)和箍筋的组合支护结构,通过开展自然黏结、腹板布置栓钉、腹板同时布置栓钉和箍筋3种工况的小偏心受压试验,分析结构的变形破坏特征与承载性能,并推导极限承载力理论计算公式。研究表明: 1)自然黏结工况结构混凝土易剥落、型钢易扭曲变形,与实际隧道支护破坏模式较一致。2)相比自然黏结结构,仅布置栓钉结构与同时布置箍筋和栓钉结构的承载力分别提高18.99%和31.55%,延性系数分别提高26.79%和46.41%,侧向挠度分别减小11.21%和37.72%; 当型钢腹板同时布置栓钉和箍筋时,增强了混凝土与型钢接触截面的抗剪强度,箍筋约束核心混凝土阻止混凝土剥落,使结构的承载力、延性和抗变形能力显著提升,且加载至极限承载力时型钢混凝土组合结构仍能满足平截面假定,而自然黏结工况和仅布设栓钉工况分别在60%和80%极限承载力时已无法满足平截面假定。3)基于平截面假定,建立型钢混凝土组合结构小偏心受压极限承载力理论计算公式,计算结果与试验结果误差控制在5%以内。