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隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键,也是隧道设计的基本任务,而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础. 本文从隧道围岩结构性和支护作用的本质特征出发,提出隧道支护具有"调动"和"协助"围岩承载的基本作用,明确了二者的功能分配原则和实现方式,即分别通过超前支护的保障作用、初期支护的核心作用和二次衬砌的储备作用共同完成;针对围岩的正面挤出、前倾式冒落和后倾式冒落等三种超前破坏模式,分别给出了相应的超前支护方式和支护效果评价方法;提出初期支护作为隧道围岩附加载荷的主要承担者,包括锚固体系与拱架及喷射混凝土结构,分别通过"调动"和"协助"围岩实现其承载功能,且同时具有"支"与"护"的作用;阐明了二次衬砌结构作为储备功能的内涵,建立了二次衬砌结构的载荷分担比率与刚度匹配性、支护时机的关系,并据此给出了二次衬砌结构参数和施作时机的建议值;建立了以围岩变形量$S$小和协同度$\xi$优为目标,基于超前支护、初期支护和二次衬砌与围岩相互作用三阶段的协同支护优化模型,明确了支护结构体系与围岩、不同支护结构之间以及支护结构要素之间三个层次的协同关系,并提出了隧道支护结构体系协同优化设计方法.
关键词: 隧道工程, 支护结构体系, "支护——围岩"动态作用, 协同作用, 支护结构设计
Abstract:
Tunnel support structure system is the key of controlling the stability of surrounding rock, which is also the basic task of tunnel design, while systemic understanding of the process and mechanism of interaction among support structures is the basis of quantitative design. This paper embarks from structural property of tunnel surrounding rock and the constitutive property of support effect, the basic function of tunnel support that "mobilizing" and "assisting" surrounding rock bearing is put forward, of which the function distribution principle and realization way are clarified, namely, through the guarantee role of advanced support, the core role of primary support and safety reserve role of secondary lining to complete. In view of three advanced failure modes including the positive extrusion, the forward type caving and posterior tilt falling of surrounding rock, the corresponding advanced support pattern and its effect evaluation method are given respectively. The primary support is the main undertaker of tunnel surrounding rock additional load, including the anchorage system and the arch and shotcrete structure, whose bearing function is carried out by "mobilizing" and "assisting" surrounding rock respectively, and also have the function of "bracing" and "protecting". The connotation of secondary lining structure as security reserve function is illuminated. The relationship between load sharing ratio and stiffness matching and support time of secondary lining structure is established, according to which the suggestive values of structure parameters and support time of secondary lining are provided. The collaborative support optimization model is set up based on the three stages of the interaction between advanced support, primary support, secondary lining and surrounding rock, whose targets are minimizing surrounding rock deformation S and optimizing synergy degreeξ. Three levels of synergy including relations between support structure system and surrounding rock, different support structures and different support structure elements are clarified. And a collaborative optimization design method for tunnel support structure is proposed.
江西
高速公路：投资预计突破390亿元。建成船顶隘至广昌、兴国至赣县、资溪花山界至里木、南昌至宁都高速南昌连接线、宁定高速宁都至安远段、宁定高速安远至定南段、宁定高速定南联络线、上饶至万年、修水至平江、东乡至昌傅、铜鼓至万载、都九高速都昌至星子段(不含鄱阳湖特大桥5公里)等12个项目;推进南昌南外环高速建设、都九高速都昌至星子段鄱阳湖特大桥、昌九高速全线“四改八”项目建设;争取开工广吉高速、抚州东外环高速、萍乡至莲花高速，以及梨温高速梨园(赣浙界)至东乡段、赣州至定南高速两个改造升级项目。
普通国省道：推进316国道资溪花山界至黄狮渡段瓶颈路、遂川草林至上犹双溪等4个普通省道断头路建设;推进昌九大道建设，争取开工建设昌抚大道。
河南
高速公路：计划投资116亿元。确保郑州机场高速改扩建、武陟至云台山高速、郑民高速开封至民权段等项目建成通车;开工建设尧栾西、济洛、周驻南高速公路和官渡黄河大桥项目。
干线公路：完成107国道、310国道和102省道等项目建设;力争上半年开工建设官渡黄河大桥;推进孙口黄河大桥、吉利黄河大桥和孟州黄河大桥建设;续建225省道许昌段改建工程、106国道潢川县改建工程、220国道信阳市商城段改造工程等108个项目。
湖南
高速公路：计划投资281亿元，确保安邵、常安、大岳、龙永、南岳高速东延线、岳阳新开连接线等建成通车;力争岳望、娄衡、永吉高速建成通车;新开工长益高速扩容、龙琅高速、怀芷高速、靖黎高速等项目;完成潭邵高速大修一期工程。
湖北
高速公路：计划投资380亿元。确保长江大桥开工;续建武汉城市圈环线孝感南段、武汉四环线南段、沌口、石首长江大桥等16个项目577公里;开工建设保康至神农架高速、枣潜高速荆门北段及武穴长江大桥、棋盘洲长江大桥、白洋长江大桥等项目。
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工字钢也称为钢梁(英文名称 Universal Beam)，是截面为工字形状的长条钢材。工字型钢分热轧工字钢和轻型工字钢。是截面形状为工字型的型钢。
折叠 编辑本段 普通钢
折叠 基本区别
工字钢主要分为普通工字钢、轻型工字钢、低合金轻型工字钢三种。
普通工字钢、轻型工字钢翼缘是变截面靠腹板部厚,外部薄; H型钢:HW HM HN HEA HEB HEM 等工字钢的翼缘是等截面
普通工字钢、轻型工字钢已经形成标准，普通10#工字钢相当于国际上的I100(也比如10#槽钢相当于槽钢U100)(因为各国执行的标准不同，造成它们的规格有细微的差别)
H型工字钢亦叫宽翼缘工字钢，HW HM HN 源于欧洲标准,HEB是德国标准的工字钢，其中HW、HN工字钢已广泛在我国使用和生产。HEA HEB HEM 在许多德国设计图上会看到，在国内市场上还很难购买到。在国内钢结构工程中，如果量少则可以使用等规格的钢板进行焊接拼接而成。而量大的话，通常考虑使用力学性能与之相当的HW 、HN型钢代替。
HW 工字钢主要用于钢筋砼框架结构柱中钢芯柱,也称劲性钢柱;在钢结构中主要用于柱
HM 型钢高度和翼缘宽度比例大致为1.33~~1.75 主要在钢结构中用做钢框架柱在承受动力荷载的框架结构中用做框架梁;例如:设备平台
HN 型钢高度和翼缘宽度比例大于等于2; 主要用于梁
普通工字钢的用途相当于HN型钢;
◆工字型钢不论是普通型还是轻型的，由于截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主轴的惯性矩相差较大，故仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用，这就使其在应用范围上有着很大的局限。
◆H型钢属于经济裁面型材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)，由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承载能力。不同于普通工字型的是h型钢的翼缘进行了加宽，且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成系列合理，型号齐全，便于设计选用。
折叠 适用范围
普通工字钢，轻型工字钢，由于截面尺寸均相对较高、较窄，故对截面两个主袖的惯性矩相差较大，这就使其在应用范围上有着很大的局限。工字钢的使用应依据设计图纸的要求进行选用。
折叠 尺寸设计
H型钢属于经济裁面型钢材(其它还有冷弯薄壁型钢、压型钢板等)，由于截面形状合理，它们能使钢材更高地发挥效能，提高承裁能力。不同于普通工字钢的是H型钢的翼缘进行了加宽，而且内、外表面通常是平行的，这样可便于用高强度螺栓和其他构件连接。其尺寸构成合理，型号齐全，便于设计选用。
在结构设计中选用工字钢应依据其力学性能，化学性能，可焊性能，结构尺
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