复杂地层隧道横向地震响应振动台模型试验方案优化

发布时间：2020-07-16 11:56

【摘要】：1995年的阪神地震中地下结构遭受了严重破坏,人们开始对地下结构的地震响应特征、抗震性能开展深入研究。本文以妈湾海底隧道为工程背景,开展复杂地层下隧道横向地震响应振动台模型试验方案优化研究。本文首先对地下结构震害特点进行了归纳总结,然后对土-地下结构相互作用体系振动台试验研究的研究现状进行了回顾。根据本次试验目的并结合试验条件,确定本次试验几何相似比为1/50,模型箱采用层叠剪切箱,采用碎石、砂和粘土模拟隧道穿越上软下硬土层,通过数值模拟验证了将复杂地层简化成三层土体是合理的。采用硅胶材料制作隧道模型,同时,根据对隧道地震反应分析的数值模拟结果,对传感器的选择及其布置方案进行了分析。最后,对台面输入地震动的选取及其加载制度进行了具体的阐述。本文结合通用有限元软件ABAQUS,土体采用等效线性模型,衬砌材料采用线性模型,采用刚性基岩边界条件,并考虑土体和结构的接触,建立了隧道地震响应分析模型。首先给出了不同地震波下土体竖向和地表水平加速度时程。结果表明,竖向加速度峰值会随着土层从底部到地表的过程中逐渐增大,在土层软硬交界处,土层加速度峰值会发生突变;水平向加速度峰值整体上趋于稳定。然后给出了隧道监测点处应变时程,结果表明,应变最大值出现在拱顶和仰拱附近,最小值出现在拱腰45°范围内,同时可以发现,软土中的地震放大效应大于硬土中的放大效应,在软硬土层交界的地方应变会发生变化。本文模型可以用于复杂场地中地下结构的抗震分析,对后续类似试验开展具有借鉴作用。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U456
【图文】：

阪神地震中大开地铁车站破坏形式

管道衬砌破坏形式

断面土层分布

【参考文献】

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1 周川;焦玉勇;张国华;张秀丽;王浩;;等效线性方法在地铁车站抗震分析中的应用[J];地下空间与工程学报;2015年S2期

2 燕晓;袁聚云;袁勇;禹海涛;;大型振动台试验模型场地土的配制方法[J];结构工程师;2015年05期

3 陈红娟;闫维明;陈适才;张学明;;小比例尺地下结构振动台试验模型土的设计与试验研究[J];地震工程与工程振动;2015年03期

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5 景立平;孟宪春;孙海峰;邹炎;陆博迪;;三层地铁车站振动台试验分析[J];地震工程与工程振动;2011年06期

6 方林;蒋树屏;林志;王芳其;;穿越断层隧道振动台模型试验研究[J];岩土力学;2011年09期

7 姜忻良;徐炳伟;李竹;;土-桩-结构振动台模型试验相似理论及其实施[J];振动工程学报;2010年02期

8 申玉生;高波;王峥峥;;强震区山岭隧道振动台模型试验破坏形态分析[J];工程力学;2009年S1期

9 王东坡;钱德玲;;支盘桩-土-上部结构动力相互作用体系的振动台模型试验设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2008年05期

10 齐文浩;薄景山;;土层地震反应等效线性化方法综述[J];世界地震工程;2007年04期

本文编号：2757969