机械工程学报

作者：田红亮, 陈谦, 杜轩, 张明松

单位：1. 三峡大学机器人与智能系统宜昌市重点实验室 宜昌 443002;2. 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室 宜昌 443002;3. 三峡大学机械与动力学院 宜昌 443002

关键词：公路,压强隧道衬砌,非完全接触,初支衬砌,二次衬砌,复连通物体,位移单值条件；

基金：国家自然科学基金（51275273）、2019年度机器人与智能系统宜昌市重点实验室三峡大学开放基金（JXYC00006，JXYC00004）和2019年度水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室三峡大学开放基金（2019KJX11，2019KJX06）资助项目。

以公路单心圆压强隧道为研究对象，考虑复连通物体的位移单值条件以及径向正应力和径向位移在接触面上均保持连续，推导出两种衬砌的径向正应力、周向正应力和轴向正应力的解析解。理论分析表明：（1）当体力为常量时，对于平面应力和平面应变两种情况，假如边界形状和外力都相同，则在该平面内的应力分布将是相同的，且不包含各向同性材料的弹性常数（即弹性模量和泊松比）；（2）在二次衬砌外半径所在的圆周上，周向正应力和轴向正应力都会突现应力异常，导致第一类间断点中的跳跃间断点；（3）当初支衬砌与二次衬砌的材料弹性参数相同时，不存在跳跃现象；（4）塑性屈服的始端首先出现在二次衬砌内侧，并被周围的弹性区域约束。推导的完整应力公式可为分析公路单心圆压强隧道的接触特性提供参考。

来源：2020年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2020年第11期