地震作用下偏压隧道的动力响应分析

发布时间：2019-08-10 10:11

【摘要】：近些年来，随着社会的不断进步、国家经济的逐步发展，，我国高速公路的建设已经逐步成为了公路建设的主流。由于高速公路有高差要求的限制，因此需要克服地形高差对高速公路的影响，因此在山区地段不可避免的要开挖部分隧道。而从隧道灾害研究中可以看出，浅埋偏压隧道的灾害发生频繁且较为严重，这是由于隧道处于偏压状态下受力不均，处于浅埋状态下周围土体对隧道的约束作用较小所造成的。由于隧道破坏后难以恢复，且经济损失巨大，因此对偏压隧道抗震问题的研究是非常有意义的。 为了研究偏压隧道在地震作用下的响应问题，本文以厦蓉线水都高速公路沿线瑞坡隧道为背景进行研究。 本文主要工作及结论如下： ①从侧覆土厚度、横坡坡度、埋深这三个因素对地震作用下的偏压隧道的响应进行正交实验分析，讨论三因素对偏压隧道的影响。其中，随着侧覆土厚度的增加，偏压效果逐渐减弱，达到一定厚度后，偏压效果基本不变；随着横坡坡度的变化，偏压效果先增大后减小，在35°到45°之间偏压效果作用最明显，受力处于不利状态；随着埋深的增大，偏压效果呈增大趋势，达到一定埋深后，偏压效果基本不变。 ②在不同围岩级别条件下对地震作用下的偏压隧道进行分析，讨论围岩级别对偏压隧道的影响。在重力作用下，围岩级别越高其衬砌所受的弯矩和轴力越大；在地震力作用下，围岩级别越低其地震响应剧烈程度也就越大，内力增幅也越大，最终整体趋势还是围岩级别高的所受弯矩轴力越大，衬砌越不安全。 ③以厦蓉线水都高速公路沿线瑞坡隧道为背景，并以此建立计算模型，采用有限元软件ANSYS对偏压隧道衬砌的弯矩、轴力、剪力在地震作用下的响应以及包络图进行了分析，并对衬砌的安全系数进行了分析。在地震力作用下，衬砌深埋侧墙脚处和浅埋侧拱肩处的响应最为剧烈，且在地震作用下的安全系数最小值小于2，不满足抵抗地震荷载的强度要求，在偏压隧道的设计中，应着重注意这两个位置。
【图文】：

对数值模拟方法的改进也提供了一定的依据，使其更趋近于真实的情况。目前，对于地下结构的抗震研究主要集中在一下四个方面：(1)地下结构动力反应计算方法；(2)地下结构破坏机理的研究；(3)不同因素情况下，地下结构的反应情况；(4)地下结构抗震措施的研究以及结构的优化设计。1.3 地下结构抗震分析方法地下结构由于周围土体的约束作用，其在地震荷载下的响应与上部结构的响应表明显不同，因此其研究方法自然与地面结构也不相同。目前，地下结构的抗震分析方法主要有以下三种[13]：(1)原型观测(2)模型试验(3)理论分析。三种分析方法如下图所示：

人工边界条件分类[26]
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U452.28

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘晶波;杜义欣;杜修力;王振宇;伍俊;;3D viscous-spring artificial boundary in time domain[J];Earthquake Engineering and Engineering Vibration;2006年01期

2 李根;陈庆涛;侯攀;潘利坦;刘安荣;;粘弹性人工边界理论及其在重力坝模态分析中的运用[J];水利与建筑工程学报;2009年04期

3 李天斌;;汶川特大地震中山岭隧道变形破坏特征及影响因素分析[J];工程地质学报;2008年06期

4 刘晶波;王振宇;杜修力;杜义欣;;波动问题中的三维时域粘弹性人工边界[J];工程力学;2005年06期

5 路仕洋;;宝成铁路宝鸡—广元段隧道震害的调查与分析[J];国防交通工程与技术;2008年06期

6 雷显勇;王常安;;偏压隧道明洞地震动力反应分析[J];中外公路;2010年01期

7 王亚勇;程民宪;刘小弟;;结构抗震时程分析法输入地震记录的选择方法及其应用[J];建筑结构;1992年05期

8 刘晶波,李彬;三维黏弹性静-动力统一人工边界[J];中国科学E辑:工程科学 材料科学;2005年09期

9 杜修力;赵密;王进廷;;近场波动模拟的人工应力边界条件[J];力学学报;2006年01期

10 张继文;;山岭隧道施工过程控制[J];内蒙古公路与运输;2011年04期

相关博士学位论文 前2条

1 刘小军;浅变质碎裂围岩蠕变特性研究及其在隧道洞口工程中的应用[D];重庆大学;2011年

2 王立川;浅埋偏压隧道围岩压力与开挖进尺优化的极限分析方法[D];中南大学;2011年

本文编号：2525154