1 引 言

隨著我國盾構(gòu)隧道建設(shè)技術(shù)的不斷進步，大直徑已經(jīng)成為盾構(gòu)隧道發(fā)展的一個重要特征，對于大直徑盾構(gòu)隧道，地震作用導(dǎo)致的管片開裂、滲透漏水等震害問題將危及隧道的運營安全，因此對隧道抗震性能進行研究十分必要。內(nèi)部結(jié)構(gòu)是隧道不可或缺的組成部分，其對隧道抗震性能的影響不容忽視，開展內(nèi)部結(jié)構(gòu)對隧道抗震性能影響的研究有重要意義。

目前大量學(xué)者已經(jīng)對盾構(gòu)隧道的抗震性能進行了一定的研究，常用的研究方式有振動臺模型試驗和數(shù)值模擬。振動臺試驗可以獲得更為直觀的結(jié)果，張景等基于縱向等效剛度模型開展了振動臺模型試驗，揭示了穿越軟硬突變地層盾構(gòu)隧道縱向地震響應(yīng)特性。袁勇等通過振動臺試驗研究了盾構(gòu)隧道在考慮行波效應(yīng)的地震動作用下的縱向響應(yīng)規(guī)律。耿萍等[建立了振動臺試驗?zāi)Ｐ?，對?lián)絡(luò)通道采用剛、柔兩種連接形式對盾構(gòu)隧道地震響應(yīng)的影響進行了研究。雖然振動臺試驗的直觀性更高，但限于人力、財力等條件難以大量開展，而數(shù)值模擬具有操作簡便、節(jié)省人力、求解速度快等優(yōu)點，因此更多學(xué)者采用數(shù)值模擬方法進行研究。龔國棟等建立了復(fù)雜軟土場地中盾構(gòu)隧道橫截面抗震計算的ABAQUS模型，分析了地震作用下盾構(gòu)隧道管片橫截面內(nèi)力響應(yīng)特征。劉前等利用ABAQUS軟件建立梁-彈簧模型，利用反應(yīng)位移法進行了復(fù)雜軟土場地中盾構(gòu)隧道橫斷面抗震分析。王國波等[9]提出了一種合理考慮盾構(gòu)隧道錯臺的方法，研究了錯臺量以及錯臺部位對隧道地震響應(yīng)的影響。禹海濤等通過數(shù)值模擬方法，系統(tǒng)研究了變形縫對盾構(gòu)隧道縱向抗震性能的影響規(guī)律。王維等采用地層-結(jié)構(gòu)模型計算了不同地震作用下隧道縱向動力響應(yīng)，研究分析了非均勻地層對隧道縱向抗震性能的影響。

同時也有很多學(xué)者開展了關(guān)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)對盾構(gòu)隧道力學(xué)性能的影響研究，例如：陳孝華等建立三維實體地層-結(jié)構(gòu)模型，對河床沖淤作用下公軌合建盾構(gòu)隧道的縱向力學(xué)性能進行了研究，得出內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以增大隧道剛度、減小不均勻沉降、提高隧道承載能力的結(jié)論。孫文昊等通過考慮雙層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的盾構(gòu)隧道三維數(shù)值計算對隧道縱向力學(xué)性能進行了研究，結(jié)果表明了內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠顯著提高盾構(gòu)隧道的縱向剛度，且能夠起到分擔(dān)荷載的作用。王均勇等通過數(shù)值模擬研究了公軌合建和雙層公路型內(nèi)部結(jié)構(gòu)對隧道變形、剛度以及受力的影響，結(jié)果表明了2種內(nèi)部結(jié)構(gòu)對通縫拼裝隧道的剛度提升效果明顯。

而考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)的盾構(gòu)隧道抗震性能也引起了部分學(xué)者的注意。Zhang等開展了雙層公路型盾構(gòu)隧道大型振動臺試驗，研究了內(nèi)部結(jié)構(gòu)對盾構(gòu)隧道抗震性能的影響，研究表明，內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以抑制隧道橫斷面變形，但會增大隧道外表面動土壓力。何應(yīng)道等對有無內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同施作方式對盾構(gòu)隧道整體結(jié)構(gòu)橫向抗震性能的影響進行了研究，研究表明，在彈性工作階段增大內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管片的連接剛度可以有效降低隧道變形，當(dāng)結(jié)構(gòu)進入塑性工作階段時會加劇隧道變形，施作內(nèi)部結(jié)構(gòu)會降低隧道局部內(nèi)力和施作區(qū)域內(nèi)的管片峰值應(yīng)力與損傷。禹海濤等采用動力時程方法對比分析了預(yù)制和現(xiàn)澆內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式對盾構(gòu)隧道抗震性能的影響，結(jié)果表明，在設(shè)計地震作用下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以明顯改善隧道管片的抗震性能，且現(xiàn)澆形式優(yōu)于預(yù)制形式，而在罕遇地震下現(xiàn)澆形式更為不利。王偉等通過建立有限元分析模型，研究了有、無π形內(nèi)部結(jié)構(gòu)對考慮錯縫拼裝的盾構(gòu)隧道整體抗震性能的影響，結(jié)果表明，π形內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯著減小了隧道底部管片張開量，但隧道頂部管片混凝土受拉損傷加重。

以上研究中雖有較多關(guān)于不同型式內(nèi)部結(jié)構(gòu)對盾構(gòu)隧道抗震性能影響的研究，但其中卻鮮有涉及雙層公路型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的抗震性能研究。鑒于此，通過ABAQUS有限元計算軟件建立基于混凝土損傷塑性本構(gòu)的盾構(gòu)隧道三維精細化模型，探究有無內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及2種不同雙層公路型內(nèi)部結(jié)構(gòu)對盾構(gòu)隧道管片-內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)合體系橫向抗震性能的影響。

2 工程概況

依托的隧道工程為雙層公路型隧道，雙層隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫斷面上層、下層為兩車道行車孔，底部為管線廊道。管片全環(huán)采用“9+2+1，1/3小封頂塊”的錯縫拼裝型式，由1個封頂塊、2個鄰接塊、9個標(biāo)準塊組成，隧道管片襯砌內(nèi)徑16.1m，外徑17.5m，管片厚度為0.7m，幅寬2m，隧道管片結(jié)構(gòu)橫斷面示意如圖1所示。

圖1 隧道橫斷面結(jié)構(gòu)示意

3 計算模型

3.1 模型介紹

隧道的主體結(jié)構(gòu)由預(yù)制管片、縱向螺栓、環(huán)向螺栓拼接而成。內(nèi)部結(jié)構(gòu)為單管雙層結(jié)構(gòu)，上下兩層均為公路車道，底部π型構(gòu)件作為管線廊道和車道板，兩側(cè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻與管片之間為管廊空間和救援通道。為節(jié)約計算成本，提高計算效率和計算模型的收斂性，對模型進行以下簡化處理：

（1）隧道管片襯砌由封頂塊、鄰接塊和標(biāo)準塊通過斜螺栓拼接而成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化為整體構(gòu)件，管片與內(nèi)部結(jié)構(gòu)均植入鋼筋，忽略凹凸榫、螺栓手孔、止水槽等細部結(jié)構(gòu)的影響。

（2）連接螺栓采用“B31”三維梁單元進行模擬。管片鋼筋籠和內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋均采用“T3D2”三維桁架單元模擬，管片鋼筋網(wǎng)考慮主筋和箍筋的影響，內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋考慮主筋的影響。

（3）為了減少邊界效應(yīng)的影響，隧道模型的縱向取5環(huán)管片，水平方向?qū)挾热≈荡笥?倍洞徑，豎直方向向下取至基巖。模型整體尺寸長×寬×高=150 m×10 m×100 m，整體模型示意如圖2所示。

圖2 有限元模型示意

3.2 模型參數(shù)

3.2.1 隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)

管片結(jié)構(gòu)混凝土強度等級為C60，內(nèi)部結(jié)構(gòu)混凝土強度等級為C40，兩者均采用“C3D8R”實體單元模擬。混凝土本構(gòu)采用基于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的混凝土損傷塑性本構(gòu)，通過對隧道自振頻率計算，可以確定混凝土材料的瑞利阻尼系數(shù)α和β分別為1.3206和0.0019。

管片鋼筋籠和內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋均采用HRB400螺紋鋼，管片鋼筋籠的主筋直徑為22mm，箍筋直徑為16 mm，內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋直徑為20mm。

隧道管片襯砌全環(huán)共設(shè)置36個環(huán)向螺栓，相鄰兩環(huán)之間共設(shè)置68個縱向螺栓，每2個縱向螺栓為1組以10.588°沿圓環(huán)均勻分布，環(huán)向、縱向螺栓均采用斜螺栓型式。螺栓采用M39鋼螺栓，機械性能等級為10.9級，長度為0.7m，斜螺栓與隧道接縫面的夾角為54°。所有鋼材料部件均采用雙線性應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系。C60混凝土損傷塑性本構(gòu)曲線與鋼材料彈塑性本構(gòu)曲線如圖3、圖4所示。隧道各結(jié)構(gòu)材料力學(xué)參數(shù)匯總見表1。

圖3 C60混凝土損傷塑性本構(gòu)曲線

圖4 鋼材料彈塑性本構(gòu)曲線

表1 隧道各結(jié)構(gòu)材料力學(xué)參數(shù)

3.2.2 土層參數(shù)

根據(jù)隧道地勘報告選取不利斷面建立地層模型，隧道埋深18m，各土層動剪切模量比、阻尼比隨剪應(yīng)變變化曲線以及相關(guān)參數(shù)見圖5和表2。土體采用基于Davidenkov模型的等效線性化本構(gòu)，其在地震動荷載下的非線性行為可通過ABAQUS軟件的二次開發(fā)實現(xiàn)。

圖5 剪切模量比和阻尼比隨剪應(yīng)變變化曲線

表2 土層參數(shù)

3.2.3 接觸參數(shù)

隧道模型中管片與土體之間、管片與管片之間、管片與內(nèi)部結(jié)構(gòu)上層側(cè)墻之間均采用“面-面”接觸，接觸面的法向接觸采用“Hard”接觸，切向接觸采用“Penalty”接觸，其中管片與土體之間的摩擦系數(shù)為0.3，管片與管片之間和管片與內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的摩擦系數(shù)為0.5。管片與內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間采用植筋連接，管片鋼筋籠、內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋籠、連接螺栓均采用“Embedded”的接觸形式嵌入混凝土中。計算模型接觸設(shè)置示意如圖6所示。

圖6 模型接觸設(shè)置示意

3.3 邊界條件

進行平衡地應(yīng)力靜力計算和地震動力計算，靜力計算時，對土體的底面、側(cè)面、前后面進行法向位移約束，對隧道邊界和內(nèi)部結(jié)構(gòu)邊界進行沿隧道軸向的位移約束。動力計算時，將邊界處支座反力轉(zhuǎn)化為力邊界施加在土體和隧道結(jié)構(gòu)上，模型的動力邊界采用黏彈性人工邊界（圖7），邊界處彈簧和阻尼器的力學(xué)參數(shù)見表3。

圖7 黏彈性人工邊界

表3 黏彈性人工邊界力學(xué)參數(shù)

3.4 地震動輸入

為了減少結(jié)構(gòu)自身對不同地震波響應(yīng)差異的影響，選取Kobe波、Chichi波和人工合成波3種地震波。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015），工程場地在Ⅱ類場地條件下，設(shè)計地震動峰值加速度為0.10g，反應(yīng)譜特征周期為0.35s，地震基本烈度為Ⅶ度。為更清晰地獲取隧道變形損傷規(guī)律，選取罕遇地震波，峰值加速度為0.2g，地震動持續(xù)時間40s。將地震波轉(zhuǎn)化為等效節(jié)點力，沿隧道橫向輸入。3種地震動時程曲線如圖8所示。

圖8 地震動時程曲線

3.5 計算工況

共設(shè)置3個工況，分別為不考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)、施作上層板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與不施作上層板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。工況設(shè)置情況見圖9和表4。

圖9 工況設(shè)置示意

表4 工況設(shè)置

4 結(jié)果分析

4.1隧道變形分析

盾構(gòu)隧道橫向變形過大會引起接縫滲漏、管片壓損、螺栓失效等病害[23]。根據(jù)《盾構(gòu)隧道工程設(shè)計標(biāo)準》（GB/ T 514338—2021），隧道的直徑變形率可以反映隧道結(jié)構(gòu)變形量。通過提取隧道橫斷面45°方向拱肩、拱腳的相對位移δ，δ與隧道直徑D的比值為隧道直徑變形率（圖10），各工況隧道直徑變形率時程曲線如圖11所示。

圖10 隧道直徑變形率示意

圖11 隧道直徑變形率時程曲線

從圖11可知，輸入不同地震波后，3種工況的直徑變形規(guī)律基本一致，施作內(nèi)部結(jié)構(gòu)均能降低隧道的橫向變形，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同沒有改變隧道橫向變形規(guī)律。3種地震波作用下隧道的峰值直徑變形率匯總見表5。

表5 隧道峰值直徑變形率

從表5可知，3種地震波作用下隧道峰值直徑變形率最大為2.497‰，小于規(guī)范[24]中規(guī)定的6.000‰，隧道處于安全狀態(tài)，其中人工波對隧道的影響最為顯著，最不利于隧道結(jié)構(gòu)安全，為方便分析，此后隧道損傷、應(yīng)力、內(nèi)力結(jié)果分析均以人工波地震計算結(jié)果為例。

圖11（c）中0~9 s為地震響應(yīng)初期階段，隧道處于彈性階段，3種工況直徑變形率曲線基本一致；9s時地震波加速度達到峰值0.2g，隧道進入塑性階段，3種工況直徑變形率開始出現(xiàn)差異，9~30s為地震響應(yīng)中期階段，持續(xù)時間較長，直徑變形率大致在23s時達到峰值；30~40s為地震響應(yīng)后期階段，地震波加速度逐漸減小，隧道變形逐漸恢復(fù)。

從表5可以看出，人工波作用下3種工況的峰值直徑變形率由大到小依次為：工況1>工況3>工況2，工況1峰值直徑變形率最大，為2.497‰，工況2、3相較于工況1，隧道峰值直徑變形率分別減小了17.18%、8.13%，說明內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠明顯減小隧道變形，增大隧道的橫向剛度，使隧道抵御橫向變形的能力變強。

工況2、工況3最大峰值直徑變形率時刻的管片變形示意如圖12所示。從圖12可以看出，工況2上層板在隧道的拱腰處起到了橫向支撐作用，相比工況3隧道橫向變形更小，峰值直徑變形率更低，說明施作上層板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為顯著地增大了隧道的橫向剛度，有利于減小隧道橫向變形。

圖12 隧道橫向變形示意（變形縮放100倍）

4.2 隧道損傷分析

為研究不同工況下隧道的損傷規(guī)律，定義管片和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷的單元數(shù)與總單元數(shù)的比值為損傷占比，將管片與內(nèi)部結(jié)構(gòu)在地震時程最后一刻的損傷系數(shù)作為峰值損傷系數(shù)。隧道受拉損傷云圖如圖13所示，隧道峰值損傷系數(shù)和損傷占比見表6。

圖13 隧道管片與內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷云圖

表6 隧道峰值損傷系數(shù)和損傷占比

由表6可知，地震荷載下各工況下隧道峰值受壓損傷系數(shù)均小于0.1，故隧道損傷由受拉損傷控制，當(dāng)損傷系數(shù)為0時，代表未發(fā)生損傷；損傷系數(shù)為1時，代表完全損傷。

從圖13和表6可知，3種工況下隧道管片峰值損傷系數(shù)和損傷范圍規(guī)律基本一致，工況2相較于工況1，管片峰值損傷系數(shù)有小幅減小，降幅為6.98%。工況3相較于工況1、2，管片在位置1處出現(xiàn)新增損傷，損傷占比小幅增大，最大增幅為17.41%。

對比工況2和工況3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷，工況2相較于工況3損傷占比增大40.01%，損傷差異主要出現(xiàn)在位置2和位置3處。觀察位置2，工況2車道板損傷范圍集中在兩側(cè)，且上下貫通，損傷較為嚴重，建議采用對應(yīng)加強措施防止影響上層公路行車安全，工況3車道板損傷主要沿下邊緣分布，損傷程度相對較輕。觀察位置3，此處為下層側(cè)墻與檢修道連接的轉(zhuǎn)角，較大的應(yīng)力集中導(dǎo)致轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)較大貫通損傷，工況2相較于工況3損傷更為嚴重，并且工況2下層側(cè)墻出現(xiàn)新增貫通損傷。

同時觀察位置1和位置3，工況3與工況2相比，位置3處內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷較小，但位置1處管片出現(xiàn)新增損傷，由于損傷發(fā)生在管片外側(cè)，故在震后難以進行修復(fù)，而工況2中在位置3處的內(nèi)部結(jié)構(gòu)能夠分擔(dān)更多應(yīng)力，位置1處管片外側(cè)未發(fā)生損傷，雖然位置3處內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大導(dǎo)致?lián)p傷增大，但由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非主要受力結(jié)構(gòu)，在震后仍有修復(fù)的可行性。

總體而言，工況2、3因內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異，損傷規(guī)律有較大區(qū)別：考慮施作上層板時，管片峰值損傷系數(shù)減小，管片無新增損傷，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷占比增大；考慮不施作上層板時，管片在拱腰處出現(xiàn)新增損傷，損傷占比增大，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷占比較小。由于管片外側(cè)損傷修復(fù)難度較大，故工況2相較于工況3，震后隧道損傷的修復(fù)更易實現(xiàn)。

4.3 隧道應(yīng)力分析

分析隧道管片、鋼筋、螺栓在地震總歷史時程下的峰值應(yīng)力，隧道管片的峰值大主應(yīng)力云圖如圖14所示，各結(jié)構(gòu)峰值應(yīng)力數(shù)值見表7。

圖14 隧道管片最大主應(yīng)力云圖

表7 隧道各結(jié)構(gòu)峰值應(yīng)力

從圖14可以看出，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異，工況2、3在拱腰處的應(yīng)力分布發(fā)生了不同變化，工況2顯著減小了拱腰處的最大主應(yīng)力，工況3在拱腰處出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象，最大主應(yīng)力值達到2.78MPa，接近C60混凝土抗拉強度標(biāo)準值2.85MPa。結(jié)合圖13，工況3拱腰處管片應(yīng)力集中區(qū)域?qū)?yīng)位置1處新增損傷區(qū)域，說明應(yīng)力集中導(dǎo)致此處混凝土單元退出正常工作狀態(tài)，對隧道安全造成不利影響。

為探明工況2、3最大主應(yīng)力差異的原因，繪制隧道橫截面示意圖如圖15所示。可以看出，由于在下層側(cè)墻與管片之間進行混凝土填充，隧道此處橫截面面積發(fā)生突變，故容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)隧道拱頂發(fā)生相同位移時，工況2因上層板在拱腰處起到支撐作用，減小了截面突變處管片的應(yīng)力，相較于工況3其管片外側(cè)最大主應(yīng)力減小20.36%，應(yīng)力集中現(xiàn)象得到緩解。

圖15 隧道橫截面示意

從表7可知，3種工況之間的管片、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和螺栓峰值應(yīng)力差異較小，鋼筋的峰值應(yīng)力差異較大，考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，工況2、3鋼筋峰值Mises應(yīng)力增大了25.90%、23.25%。3種工況混凝土的最小主應(yīng)力均小于抗壓強度標(biāo)準值，鋼筋和螺栓均處于彈性工作階段，故在罕遇地震荷載作用下隧道整體依然處于安全工作狀態(tài)。

4.4 隧道內(nèi)力分析

運用Python軟件，在ABAQUS后處理模塊中沿環(huán)向提取140個截面，求得每個截面的峰值彎矩和峰值軸力，繪制隧道管片沿環(huán)向的彎矩和軸力包絡(luò)圖（圖16），其中隧道彎矩外側(cè)受拉為負，內(nèi)側(cè)受拉為正。

圖16 隧道內(nèi)力包絡(luò)圖

由圖16可以看出，由于施作內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隧道內(nèi)力在內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管片內(nèi)壁連接位置處發(fā)生突變。從圖16（a）可知，管片均為受壓狀態(tài)，軸力包絡(luò)曲線呈不規(guī)則“X”狀分布，峰值出現(xiàn)在與隧道軸向共軛45°位置。相較于工況1，工況2、3拱腳處的軸力有所減小，最大減小732.16kN，降幅為12.05%。

從圖16（b）、（c）可以看出，工況1因不含內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其彎矩包絡(luò)曲線突變較小，正彎矩包絡(luò)曲線呈不規(guī)則“啞鈴”形狀，負彎矩包絡(luò)曲線呈不規(guī)則“梭形”形狀，整體上隧道在拱肩和拱腳處內(nèi)側(cè)受拉、外側(cè)受壓，在左右拱腰處外側(cè)受拉、內(nèi)側(cè)受壓。工況2、3因施作內(nèi)部結(jié)構(gòu)，隧道拱肩、拱腳和拱腰處的彎矩均有所減小，最大減小723.59kN·m，而對于下層側(cè)墻處的彎矩，工況2減小443.10 kN·m，工況3增大129.01 kN·m，二者彎矩變化趨勢出現(xiàn)差異。該結(jié)果與4.3節(jié)中最大主應(yīng)力的分析相對應(yīng)，結(jié)合圖15，由于工況2中拱頂?shù)缴蠈影宓木嚯x小于工況3中拱頂?shù)较聦泳仍ǖ赖木嚯x，當(dāng)拱頂發(fā)生相同橫向位移時，工況2上層板的支撐作用分擔(dān)并減小了下層側(cè)墻處的彎矩，工況3由于不含上層板，彎矩在下層側(cè)墻處快速增大，導(dǎo)致此處管片外側(cè)受拉嚴重，出現(xiàn)新增損傷。

5 結(jié) 論

本文依托某隧道工程，運用ABAQUS軟件建立雙層公路型盾構(gòu)隧道三維精細化有限元模型，對比分析了有無內(nèi)部結(jié)構(gòu)、兩種不同雙層公路型內(nèi)部結(jié)構(gòu)對盾構(gòu)隧道管片-內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)合體系橫向抗震性能的影響。主要結(jié)論如下：

（1）雙層公路型內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以增大隧道橫向剛度，減小隧道在橫向地震荷載作用下的變形。當(dāng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)施作上層板時，隧道橫向剛度的增大更為顯著，峰值直徑變形率最大減小17.18%。

（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以減小隧道局部峰值彎矩和峰值軸力，隧道內(nèi)力在內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管片內(nèi)壁連接位置處發(fā)生突變。其中隧道拱腳處軸力最大減小732.16 kN，隧道拱肩、拱腳和拱腰處彎矩最大減小723.59 kN·m。

（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)施作上層板時，管片損傷小幅減小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷增大；不施作上層板時，拱腰處發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時管片外側(cè)出現(xiàn)了新增損傷，震后難以修復(fù)?？紤]到內(nèi)部結(jié)構(gòu)并非主要受力結(jié)構(gòu)，施作上層板隧道的震后可修復(fù)性優(yōu)于不施作上層板隧道的震后可修復(fù)性。

（4）總體而言，內(nèi)部結(jié)構(gòu)施作上層板在控制隧道變形、減小隧道應(yīng)力和隧道內(nèi)力方面均優(yōu)于不施作上層板，并且可以減小管片損傷，對隧道整體安全更有利，但施作上層板后內(nèi)部結(jié)構(gòu)損傷區(qū)域增大，建議損傷嚴重區(qū)域采取對應(yīng)加強措施。

摘自《現(xiàn)代隧道技術(shù)》