公路隧道地震動(dòng)響應(yīng)分析及減震層模型試驗(yàn).pdf

1、在我國(guó)大規(guī)模公路建設(shè)過程中，公路隧道經(jīng)常會(huì)穿越高烈度地震區(qū)域，因此研究公路隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律、抗減震措施以及隧道地震安全評(píng)價(jià)顯得尤為必要。本文結(jié)合西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目(31874004)“高烈度地震區(qū)震害評(píng)估及隧道結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)技術(shù)研究”和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51078324)“近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下隧道抗減震理論研究”，基于“5.12汶川大地震”震害調(diào)查資料，以西藏嘎隆拉隧道為依托工程，開展了大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，研究了公路隧道在地

2、震作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律、隧道減震層的動(dòng)力特性以及隧道地震安全評(píng)價(jià)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①開展了“5.12汶川大地震”公路隧道震害調(diào)查，并結(jié)合其他國(guó)內(nèi)外隧道震害資料，分析了隧道場(chǎng)址、地震波特性、隧道埋深、圍巖地質(zhì)條件、襯砌條件等隧道震害影響因素，從地震波傳播特性的角度研究了隧道地震破壞機(jī)理。②利用擬靜力法理論，定義了荷載傳遞系數(shù)，推導(dǎo)了隧道減震層結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算公式。利用振動(dòng)理論，建立了“圍巖-減震層-襯砌”隧道減震系統(tǒng)模型，對(duì)

3、影響減震層減震效果的主要因素進(jìn)行了研究。③將隧道襯砌看作一種長(zhǎng)柱形殼結(jié)構(gòu)，利用波動(dòng)理論和殼理論推導(dǎo)出隧道襯砌結(jié)構(gòu)的軸向應(yīng)變、環(huán)向應(yīng)變和剪切應(yīng)變的解析解，并與數(shù)值解進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者的應(yīng)變峰值及應(yīng)變分布基本吻合。④以嘎隆拉隧道洞口段為原型，擬定了相似關(guān)系，進(jìn)行了相似材料的正交試驗(yàn)，得出了合理的材料配合比，制作了公路隧道大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在隧道試?yàn)?zāi)Ｐ椭性O(shè)置了減震層，選取了合理的地震波，進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)加載試驗(yàn)，整理并分析了試驗(yàn)結(jié)果，并和數(shù)

4、值模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，研究了隧道的地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律和減震層的減震效果。⑤構(gòu)建了多種隧道動(dòng)力分析的數(shù)值模型，用時(shí)程分析法對(duì)影響隧道地震動(dòng)力響應(yīng)的幾個(gè)主要因素如地震動(dòng)加速度峰值、隧道埋深、圍巖級(jí)別、襯砌厚度以及襯砌混凝土強(qiáng)度等進(jìn)行了研究，揭示了各主要因素對(duì)隧道結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。⑥將隧道圍巖動(dòng)應(yīng)力集中系數(shù)作為合理反映隧道地震動(dòng)力響應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)，開展了動(dòng)應(yīng)力集中系數(shù)與地震動(dòng)力響應(yīng)影響因素的參數(shù)分析。研究結(jié)果表明:隧道圍巖的最大、最