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考虑行波效应的盾构隧道多点振动台试验

发布时间:2018-04-28 20:59

  本文选题:盾构隧道 + 动力响应分析 ; 参考:《中国公路学报》2017年08期


【摘要】:为了研究长盾构隧道在考虑行波效应的地震动作用下的纵向响应规律,以上海沿江通道盾构隧道为原型,利用多功能振动台台阵系统,设计并完成了盾构隧道的多点振动台模型试验。鉴于长大盾构隧道工程规模和多点振动台试验系统的能力,试验几何相似比确定为1∶60;基于Buckingham-π定理以及量纲分析方法,确定了试验所需的土与结构的动力相似关系;为了模拟沿隧道纵向的行波输入,设计并制作了节段式模型箱,箱体总长22m,分为4个主动箱以及3个从动箱,箱体之间通过弹簧铰相连;以砂子和锯末按照一定质量比拌合来优化配置模型土,并通过室内三轴试验进行测试验证;考虑土-结构相对刚度相似比为控制指标,选取PE材料作为模型材料;根据刚度等效原理,设计并制作了盾构隧道的多尺度结构模型。试验以上海人工波为地震动输入,通过一系列工况的多点振动台试验模拟,得到了行波效应下盾构隧道模型结构的地震响应规律。试验测试数据包括行波效应下模型土和模型结构的加速度响应、隧道管环环缝的伸缩量响应等。对比分析了一致输入和行波输入下隧道结构的动力响应。试验结果表明:相比一致激励输入,行波效应会明显放大模型结构的加速度响应和环缝变形响应,从而对隧道抗震产生不利影响;地震动非一致激励应该在盾构隧道的纵向抗震设计中得到足够重视。
[Abstract]:In order to study the longitudinal response of long shield tunnel under the action of ground motion considering traveling wave effect, the shield tunnel along the Yangtze River in Shanghai is taken as the prototype, and the multifunctional vibration array system is used. The multi-point shaking table model test of shield tunnel is designed and completed. In view of the scale of the long shield tunnel project and the capability of the multi-point shaking table test system, the geometric similarity ratio of the test is determined to be 1: 60. Based on Buckingham- 蟺 theorem and dimensional analysis method, the dynamic similarity relationship between soil and structure is determined. In order to simulate the longitudinal traveling wave input along the tunnel, a segmental model box with a total length of 22m is designed and made. The box is divided into four active boxes and three follower boxes, which are connected by spring hinges. The model soil is optimized by mixing sand and sawdust according to certain mass ratio, and tested by triaxial test in laboratory, considering soil-structure relative stiffness similarity ratio as control index, PE material is selected as model material. According to the principle of stiffness equivalence, the multi-scale structure model of shield tunnel is designed and made. Using Shanghai artificial wave as the input of ground motion, the seismic response law of shield tunnel model structure under traveling wave effect is obtained by a series of multi-point shaking table tests. The test data include the acceleration response of the model soil and the model structure under the traveling wave effect and the response of the telescopic amount of the annular joint of the tunnel tube. The dynamic response of tunnel structure under uniform input and traveling wave input is compared and analyzed. The experimental results show that the traveling wave effect can obviously enlarge the acceleration response and annular deformation response of the model structure compared with the uniform excitation input, which will have a negative impact on the earthquake resistance of the tunnel. The nonuniform excitation of ground motion should be paid enough attention to in the longitudinal seismic design of shield tunnel.
【作者单位】: 同济大学土木工程防灾国家重点实验室;同济大学地下建筑与工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室;中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;上海城投公路投资(集团)有限公司;
【基金】:国家自然科学基金项目(51678438,51478343) 上海市科学技术委员会重点攻关项目(16DZ1200302,16DZ1201904) 上海市青年科技启明星计划项目(17QC1400500) 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEK1723)
【分类号】:U455.43;U456

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本文编号:1816833

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