公路隧道結構性能化抗震設計方法研究.pdf

1、隨著我國交通建設的大規(guī)模建設，公路隧道的建設里程已超1200余萬延米，保障重大基礎設施的及區(qū)域交通系統(tǒng)的安全，是我國工程領域發(fā)展的又一重大決策。然而，在歷次大地震中，除城市地下工程外，山嶺隧道結構仍然遭受到嚴重的破壞，表明公路隧道的抗震設計理念不能適應抗震需求。為此，在山嶺隧道抗震領域引入新的抗震設計理念是非常迫切的，即正在興起的結構性能化抗震設計方法。本文首先對抗震設防分類開展研究，建立了新的抗震設防標準;然后，為確定不同性能水平的結

2、構性能參數(shù)選取及其設計控制目標，對隧道震害類型和破壞機制進行分類研究;基于彈塑性時程分析和pushover推覆分析開展了隧道災變機制和拱形斷面量化性能指標研究;最后，建立了強度和變形驗算方法，形成了隧道結構性能化抗震設計方法。本文的主要研究成果如下:
　　(1)基于使用功能將公路隧道的抗震設防類別分為4類;提出山嶺公路隧道抗震的3級性能水平;并制定了各級定性的抗震性能目標;通過震害調(diào)查和動力時程分析，將隧道結構裂縫破壞類型分為5類

3、，在總結抗震領域?qū)W者在隧道地震作用下災變形態(tài)及模式的研究基礎上，對隧道的地震破壞災變模式分為應力破壞型和結構破壞型兩大類。
　　(2)在對比動力時程分析法和倒三角加速度加載對各土層的最大加速度分布規(guī)律的基礎上，確定了pushover法的水平荷載分布形式?；诖_定的荷載加載形式對隧道結構進行pushover法分析，并與彈塑性動力時程法的分析結果進行了對比。結果表明，其截面應力的變化趨勢值一致，呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，在驗證push

4、over法在拱形斷面隧道抗震適用性的基礎上建立了隧道結構靜力彈塑性抗震分析方法。
　　(3)利用靜力彈塑性pushover法對隧道結構進行了不同埋深、不同土層剛度和不同等級混凝土的橫向抗震研究，綜合考慮結構的彈塑性響應特征和實際震害調(diào)查結果，初步選取并定義了以相對變形率為其抗震性能指標，并確定了各級性能目標的閾值。在總結矩形和圓形隧道斷面的性能化抗震研究成果基礎上，確定了3級性能水準對應的各級驗算的量化性能指標。
　　本論文