装配式底部结构隧道地震响应分析及抗震措施研究
发布时间：2020-10-22 21:44
铁路隧道底部结构是隧道结构的主要组成部分之一,是隧道结构的基础,底部结构能够坚实稳固是保证轨道良好状态的关键条件。与传统现浇式隧道底部结构相比,预制装配式隧道底部结构具有质量保证率高、建设工期短、对环境污染小等优点,具有广阔的应用前景。目前我国尚未有针对预制装配式隧道抗震设计的相关规范,对其抗震设计和分析的系统研究不足。因此,本文在前人相关研究基础上,以郑万高铁罗家山隧道为工程背景,采用数值模拟的手段,对预制装配式底部结构隧道进行研究。本文的主要研究工作如下:(1)建立预制装配式底部结构隧道三维精细化模型,输入横向地震波,探讨了不同衬砌强度、不同围岩级别、不同峰值加速度等因素对隧道地震响应的影响,分析其加速度,位移,最大主应力,特别是预制装配式底部结构最大主应力的分布及变化规律,并根据计算结果给出相关建议,为工程设计和施工提供参考。(2)研究隧道结构在水平横向地震波作用下,在隧道初期支护和二衬之间设置减震层,分析了不同减震层厚度和不同减震层刚度对隧道结构的抗震减震效果影响,提出了在该工程实际条件下建议采用20cm厚,刚度5MPa的减震层。(3)建立预制装配式底部结构隧道接头计算数值模型,求解其不同衬砌强度、不同围岩级别、不同地震烈度,不同减震层厚度与刚度下接头最大切向应力的变化。得出了在未设置减震层时,接头接触面最大切向应力外侧大于内侧,设置减震层后,外侧与内侧应力分布基本相同的规律。(4)对比分析采用底部现浇结构与底部预制结构时,在设置减震层与不设置减震层两种模型下,隧道加速度、位移、最大主应力的变化规律,采用预制装配式底部结构作为隧道基底,可有效提高隧道衬砌整体抗震性能,降低隧道底部应力集中现象,但对填充层材料质量要求较高。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U452.28;U455.4
【部分图文】：
（ａ）朔黄庄子隧道基底突水?（ｂ）朔黄庄子隧道基底突水??图１－２隧道纵向仰拱开裂图（重载铁路）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｉｎｖｅｒｔｅｄ?ａｒｃｈ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｆ?ｔｕｎｎｅｌ?（ｈｅａｖｙ?ｈａｕｌ?ｒａｉｌｗａｙ）??针对铁路隧道基底出现的上述病害，其原因是多方面的。事实上，传统的隧??道基底结构设计、施工均存在着一系列的不足，导致在建设阶段不可避免的留下??各类病害隐患。随着我国铁路隧道（尤其是客运专线铁路隧道和高速铁路隧道）??的大量修建，将对隧道基底的结构和质量提出更高的要求，为避免后期基底结构??出现上述病害以及规范基底施工，保证高速铁路隧道的安全服役，采用预制装配??式的铁路隧道基底新型式将是解决现有问题的有效手段。??装配式隧道底部结构有许多优点：（１）?一经装配成型，不需养护时间，即可??承受围岩压力；（２）大量构件可以在工厂成批生产，在洞内进行机械化拼装，从??而改善了劳动条件，节省了劳动力；（３）拼装时，不需要临时支护如拱架、模板??等
（ａ）达成铁路隧道基底突水?（ｂ）达成铁路倒钩隧道基底病害??图１－１隧道仰拱开裂、翻浆冒泥图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｆ?ｉｎｖｅｒｔｅｄ?ａｒｃｈ?ｏｆ?ｔｕｎｎｅｌ，?ｓｌｕｒｒｙ?ｐｏｕｒｉｎｇ?ａｎｄ?ｍｕｄ?ｐｏｕｒｉｎｇ??Ｉ?”?遍?ｒｎ＾ｍｍ??（ａ）朔黄庄子隧道基底突水?（ｂ）朔黄庄子隧道基底突水??图１－２隧道纵向仰拱开裂图（重载铁路）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｉｎｖｅｒｔｅｄ?ａｒｃｈ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｆ?ｔｕｎｎｅｌ?（ｈｅａｖｙ?ｈａｕｌ?ｒａｉｌｗａｙ）??针对铁路隧道基底出现的上述病害，其原因是多方面的。事实上，传统的隧??道基底结构设计、施工均存在着一系列的不足，导致在建设阶段不可避免的留下??各类病害隐患。随着我国铁路隧道（尤其是客运专线铁路隧道和高速铁路隧道）??的大量修建，将对隧道基底的结构和质量提出更高的要求，为避免后期基底结构??出现上述病害以及规范基底施工，保证高速铁路隧道的安全服役，采用预制装配??式的铁路隧道基底新型式将是解决现有问题的有效手段。??装配式隧道底部结构有许多优点：（１）?一经装配成型，不需养护时间，即可??承受围岩压力；（２）大量构件可以在工厂成批生产，在洞内进行机械化拼装，从??而改善了劳动条件
Ｆｉｇ．?１－３?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｓｓｅｍｂｌｅｄ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?ｃｏｎｃｒｅｔｅ?ｌｉｎｉｎｇ??１．２．５．２成段衬砌结构??图１－４所示为是２０世纪６０年代提出的“成段衬砌”结构，自２０世纪７０年代??以来一直被广泛使用［４４］。它是一种类似于预制大直径下水道段的地铁衬砌，可以??通过明挖法逐块连接形成隧道。己成功应用于全长７．２公里的乌兹别克斯坦塔塔尔??的干市地铁２号线上。该衬砌的质量比单个预制装配结构的质量轻，抗震性能良??好，结构的防水形式是外包防水层。??Ｘ?＼??｜?ｒ?ｒ＾＝＝＾??Ｉ?＼??????？＇丨?｜??图１－４成段衬砌结构示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｓｅｃｔｉｏｎ?Ｌｉｎｉｎｇ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１．２．５．３壳式隧道结构??“壳式隧道”是荷兰鹿特丹地铁东西线使用的一种新型组合装配式结构［４５］。??它具有施工速度快的优点。这种装配式地下结构的防水效果在建造多年后仍然十??８??
【参考文献】
本文编号：2852132
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U452.28;U455.4
【部分图文】：
（ａ）朔黄庄子隧道基底突水?（ｂ）朔黄庄子隧道基底突水??图１－２隧道纵向仰拱开裂图（重载铁路）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｉｎｖｅｒｔｅｄ?ａｒｃｈ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｆ?ｔｕｎｎｅｌ?（ｈｅａｖｙ?ｈａｕｌ?ｒａｉｌｗａｙ）??针对铁路隧道基底出现的上述病害，其原因是多方面的。事实上，传统的隧??道基底结构设计、施工均存在着一系列的不足，导致在建设阶段不可避免的留下??各类病害隐患。随着我国铁路隧道（尤其是客运专线铁路隧道和高速铁路隧道）??的大量修建，将对隧道基底的结构和质量提出更高的要求，为避免后期基底结构??出现上述病害以及规范基底施工，保证高速铁路隧道的安全服役，采用预制装配??式的铁路隧道基底新型式将是解决现有问题的有效手段。??装配式隧道底部结构有许多优点：（１）?一经装配成型，不需养护时间，即可??承受围岩压力；（２）大量构件可以在工厂成批生产，在洞内进行机械化拼装，从??而改善了劳动条件，节省了劳动力；（３）拼装时，不需要临时支护如拱架、模板??等
（ａ）达成铁路隧道基底突水?（ｂ）达成铁路倒钩隧道基底病害??图１－１隧道仰拱开裂、翻浆冒泥图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｆ?ｉｎｖｅｒｔｅｄ?ａｒｃｈ?ｏｆ?ｔｕｎｎｅｌ，?ｓｌｕｒｒｙ?ｐｏｕｒｉｎｇ?ａｎｄ?ｍｕｄ?ｐｏｕｒｉｎｇ??Ｉ?”?遍?ｒｎ＾ｍｍ??（ａ）朔黄庄子隧道基底突水?（ｂ）朔黄庄子隧道基底突水??图１－２隧道纵向仰拱开裂图（重载铁路）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ?ｉｎｖｅｒｔｅｄ?ａｒｃｈ?ｃｒａｃｋｉｎｇ?ｏｆ?ｔｕｎｎｅｌ?（ｈｅａｖｙ?ｈａｕｌ?ｒａｉｌｗａｙ）??针对铁路隧道基底出现的上述病害，其原因是多方面的。事实上，传统的隧??道基底结构设计、施工均存在着一系列的不足，导致在建设阶段不可避免的留下??各类病害隐患。随着我国铁路隧道（尤其是客运专线铁路隧道和高速铁路隧道）??的大量修建，将对隧道基底的结构和质量提出更高的要求，为避免后期基底结构??出现上述病害以及规范基底施工，保证高速铁路隧道的安全服役，采用预制装配??式的铁路隧道基底新型式将是解决现有问题的有效手段。??装配式隧道底部结构有许多优点：（１）?一经装配成型，不需养护时间，即可??承受围岩压力；（２）大量构件可以在工厂成批生产，在洞内进行机械化拼装，从??而改善了劳动条件
Ｆｉｇ．?１－３?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｓｓｅｍｂｌｅｄ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?ｃｏｎｃｒｅｔｅ?ｌｉｎｉｎｇ??１．２．５．２成段衬砌结构??图１－４所示为是２０世纪６０年代提出的“成段衬砌”结构，自２０世纪７０年代??以来一直被广泛使用［４４］。它是一种类似于预制大直径下水道段的地铁衬砌，可以??通过明挖法逐块连接形成隧道。己成功应用于全长７．２公里的乌兹别克斯坦塔塔尔??的干市地铁２号线上。该衬砌的质量比单个预制装配结构的质量轻，抗震性能良??好，结构的防水形式是外包防水层。??Ｘ?＼??｜?ｒ?ｒ＾＝＝＾??Ｉ?＼??????？＇丨?｜??图１－４成段衬砌结构示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｓｅｃｔｉｏｎ?Ｌｉｎｉｎｇ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１．２．５．３壳式隧道结构??“壳式隧道”是荷兰鹿特丹地铁东西线使用的一种新型组合装配式结构［４５］。??它具有施工速度快的优点。这种装配式地下结构的防水效果在建造多年后仍然十??８??
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 萧文浩;徐国平;禹海涛;袁勇;;沉管隧道大比尺管节接头压弯试验研究[J];结构工程师;2014年05期
2 崔光耀;王明年;于丽;林国进;;汶川地震公路隧道洞口结构震害分析及震害机理研究[J];岩土工程学报;2013年06期
3 耿萍;吴川;唐金良;李林;;穿越断层破碎带隧道动力响应特性分析[J];岩石力学与工程学报;2012年07期
4 白广斌;赵杰;汪宇;;地下结构工程抗震分析方法综述[J];防灾减灾学报;2012年01期
5 郭瑞;何川;苏宗贤;彭志忠;;盾构隧道管片接头抗剪力学性能研究[J];现代隧道技术;2011年04期
6 王德才;叶献国;;近断层强震记录基线校正及不确定性分析[J];世界地震工程;2011年02期
7 刘晶波;刘祥庆;王宗纲;赵冬冬;;土-结构动力相互作用系统离心机振动台模型试验[J];土木工程学报;2010年11期
8 郜新军;赵成刚;张延;;多源散射黏弹性叠加人工边界探究及在桥梁工程中的应用[J];土木工程学报;2010年11期
9 胡翔;薛伟辰;;预制预应力综合管廊受力性能试验研究[J];土木工程学报;2010年05期
10 高波;王峥峥;袁松;申玉生;;汶川地震公路隧道震害启示[J];西南交通大学学报;2009年03期
本文编号：2852132
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/2852132.html
