- · 《创新创业理论研究与实[05/28]
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新建隧道下穿运营公路引起的路面沉降控制基准(4)
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摘要：(a)L= 30 m (b)L= 40 m (c)L= 50 m图5aymax与路面振幅、行车速度的关系(算例1) 4.2 算例2 本算例仅考虑隧道施工的影响，介绍式(18)的使用方法. 由式(18)可知，获得行
(a)L= 30 m
(b)L= 40 m
(c)L= 50 m图5aymax与路面振幅、行车速度的关系(算例1)
4.2 算例2
本算例仅考虑隧道施工的影响，介绍式(18)的使用方法. 由式(18)可知，获得行车最大竖直方向上的振动加速度的关键是隧道施工引起的沉降槽形态特征参数Smax和i，本算例Smax和i的数据采用文献[23]拟合实测数据得到的地铁隧道施工引起的路面沉降槽形态特征参数(表1).
断面编号隧道埋深H /mSmax / mmi /...
隧道与公路的夹角θ分别假定为30、60、90°，车速v分别假定为60、70、80、90、100、110、120 km/h，将表1中的数据代入到式(18)进行计算，计算结果见图6. 由图6可知不同隧道与公路夹角、不同行车速度在不同埋深断面处的行车舒适性. 图6也表明行车舒适性与行车速度成反比，与隧道和公路夹角成反比.
(a)θ= 30°
(b)θ= 60°
(c)θ= 90°图6 行车舒适性与行车速度的关系(算例2)
对于同一地层在不同埋深建设同一尺寸的隧道，显然埋深越大对地面的影响越小，对行车舒适性影响越小. 为了进一步定量研究隧道埋深与行车舒适性的关系，根据表1拟合出i与H和Smax与H的关系为
Smax=0.420 +
它们的拟合相关系数均等于0.999，可见拟合效果非常好. 将式(27)、(28)分别代入到式(18)中，埋深H取6 ～ 15 m，车速v取60 ～ 120 km/h，对于不同的θ(分别取30°、60°、90°)可以作出aymax与H和v的三维关系图，结果见图7.
图7可以进一步直观地表明aymax与H成反比关系，与v成正比关系. 将修正的加速度与人体主观感觉的关系中“有些不舒适”与“不舒适”的分界线(面)ay= 0.9 m/s2也绘制在图7中，即图7中的“有些不舒适平面”，这样通过图7可以大致看出对于不同的θ，不同的H和v组合对应的行车舒适性是位于“有些不舒适平面”以下还是以上.
4.3 算例3
本算例介绍如何利用式(26)确定新建隧道下穿运营公路引起的路面沉降控制基准值问题. 假定有一条运营高速公路，其设计时速v= 120 km/h，路面纵断面曲线服从正弦曲线，波长L=50 m，振幅A=15 mm；现新建一条圆形隧道下穿该高速公路，隧道埋深H=10 m，断面直径为12 m；高速公路与隧道纵轴线方向(走向)夹角θ= 60°. 假定沉降槽曲线遵从Peck公式，沉降槽宽度系数i服从国内外应用较多的公式[21, 25]：
将以上数据代入式(25)、(26)可以得到考虑和不考虑既有公路的不平整度时不同舒适性控制标准下允许的最大沉降值，结果见表2. 为了对比，将低于设计行车速度(v=100 km/h和v=80 km/h)的计算结果也列入了表2中.
(a)θ= 30°
(b)θ= 60°
(c)θ= 90°图7aymax与隧道埋深、行车速度的关系(算例2)
表2 不同行车速度允许的最大沉降值(算例3)Tab.2 Maximum allowable settlement with respect to different driving speeds (Case 3)行车舒适性控制标准aymax /(m·s-2)Smax / mmv = 120 km·h-1不考虑考虑v = 100 km·h-1不考虑考虑v = 80 km·h-1不考虑考虑没有不舒服0..稍有不舒适0..有些不舒适0..不舒适1..很不舒适2..极不舒服> 2.250> 80.2> 70.8> 115.5> 106.1> 180.4> 171.0
表2表明：1)当v= 120 km/h时，随着行车舒适性控制标准放宽松，允许的最大沉降值逐渐增大，不考虑既有公路的不平整度时由11.2 mm增大到80.2 mm，而考虑则由1.8 mm增大到70.8 mm；2)若将“有些不舒服”选为行车舒适性控制标准，不考虑和考虑既有公路的不平整度时，则新建隧道引起的路面沉降控制标准分别为32.1 mm和22.7 mm，故不考虑会带来41.4%的偏差；3)若将行车速度限制在100 km/h时，同样将“有些不舒服”选为行车舒适性控制标准，则不考虑和考虑既有公路的不平整度时沉降控制标准分别为46.2 mm和36.8 mm，较以设计时速行驶时分别提高了43.9%和62.1%；4)若将行车速度限制在80 km/h时，同样选择“有些不舒服”为行车舒适性控制标准，则不考虑与考虑既有公路的不平整度时新建隧道引起的路面沉降控制标准分别为72.2 mm和62.8 mm，较以设计时速行驶时分别提高了124.9%和176.7%；5)新建隧道引起的路面沉降控制标准制定时应考虑既有公路的不平整度和行车速度，放宽沉降控制标准有效的方法是适当地降低行车速度.
5 结 论
1)针对新建隧道引起的路面沉降控制基准问题，本文从行车舒适性控制标准为出发点，提出了一个较完整的解决方案，最终给出了行车最大竖直方向振动加速度aymax的计算公式和路面沉降控制基准确定公式.
文章来源：《创新创业理论研究与实践》 网址: http://www.cxcyllyjysj.cn/qikandaodu/2020/1228/668.html