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隧道衬砌内力的力法解算及抗力范围对计算结果的影响研究

隧道衬砌；虚功原理；衬砌内力；力法；围岩抗力

隧道衬砌是多次超静定结构，一般采用有限元程序计算衬砌内力，但是该方法的计算过程量通常不可见，不便于对计算结果进行校核。基于虚功原理建立力法方程，建立了力法解算隧道衬砌内力的基本流程，编制了隧道衬砌内力通用计算表格。以某隧道无仰拱衬砌为例，介绍了衬砌内力的力学求解过程，分析了抗力假定范围对计算结果的影响规律。研究结果表明：(1)力法解算隧道衬砌内力的基本思路是先分别求解广义力、荷载及围岩抗力引起的衬砌内力，然后再采用叠加法求得总内力值；(2)围岩抗力的作用范围会对计算结果产生影响，抗力上零点及抗力最大值的位置应综合考虑围岩级别及内力分布合理性确定；(3)编制了衬砌内力通用Excel计算表格，实现了隧道衬砌内力的高效快速求解。