發(fā)布時間：2017-10-12 22:42

  本文關(guān)鍵詞：雨水入滲與車輛作用下黃土隧道的地震動響應(yīng)

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【摘要】：隨著國家西部大開發(fā)、交通運(yùn)輸“十二五”規(guī)劃等重大戰(zhàn)略的進(jìn)一步推進(jìn)與實施,公路隧道的建設(shè)進(jìn)入了一個高速發(fā)展時期,西部交通網(wǎng)不斷向崇山峻嶺、離岸深水延伸,快速發(fā)展成為大力發(fā)展西部經(jīng)濟(jì)的平臺,成為連接經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)沿海城市的紐帶,對加強(qiáng)西部地區(qū)與外界經(jīng)濟(jì)文化交流有著重要意義。公路隧道的重要性日益凸顯,其總量和建設(shè)規(guī)模還會增大,但是對于黃土覆蓋面積較大的西部地區(qū)的隧道修建和維護(hù)具有一定的困難。其原因主要基于黃土的不良特性,西部地區(qū)特殊的地形地貌,水文地質(zhì)、氣候環(huán)境等復(fù)雜條件,造成黃土隧道塌方、襯砌開裂和滲漏水等工程病害,危及行車和人身安全。本文針對曲墻式斷面黃土隧道在自重、地震、車輛、雨水入滲等因素的影響下,利用有限元軟件ADINA分別建立車輛動力模型、結(jié)構(gòu)場模型、入滲場模型,分別考慮黃土隧道結(jié)構(gòu)在近場有脈沖、近場無脈沖、遠(yuǎn)場地震作用下與車輛、雨水入滲共同作用,定量分析黃土隧道結(jié)構(gòu)在不同埋深、不同降雨量的雨水入滲等因素下的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、孔隙水壓等變化規(guī)律,具體如下:(1)研究黃土隧道結(jié)構(gòu)車輛荷載、地震動力荷載作用,利用有限元軟件ADINA,建立了粘彈性邊界條件下的二維有限元車輛動力計算模型,并利用MATLAB軟件計算出車輛荷載,分別計算黃土隧道結(jié)構(gòu)在近場有脈沖、近場無脈沖、遠(yuǎn)場作用下車輛荷載作用、不同埋深下黃土隧道結(jié)構(gòu)的近場有脈沖車輛荷載作用,得到黃土隧道結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)力等變化規(guī)律。(2)利用有限元軟件ADINA,分別建立了粘彈性邊界條件下的二維有限元雨水入滲和結(jié)構(gòu)場計算模型,通過FSI對兩個模型進(jìn)行耦合求解。研究不同降雨量、不同地震動作用下,埋深30m的黃土隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變等變化規(guī)律;研究降雨量為140mm、不同埋深下黃土隧道結(jié)構(gòu)在近場有脈沖作用下,得到黃土隧道結(jié)構(gòu)在復(fù)雜荷載共同作用下的襯砌變形規(guī)律。(3)研究黃土隧道結(jié)構(gòu)雨水入滲、車輛荷載和地震動共同作用,利用ADINA建立了粘彈性邊界條件下的二維有限元車輛動力結(jié)構(gòu)計算模型、雨水入滲模型,通過FSI對兩個模型進(jìn)行耦合求解。研究近場有脈沖地震動、不同降雨量、不同埋深作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、位移、孔隙水壓等變化規(guī)律,得到黃土隧道結(jié)構(gòu)在復(fù)雜荷載共同作用下的襯砌變形規(guī)律。結(jié)果表明:不同地震動同時考慮車輛荷載作用,對埋深30m黃土隧道應(yīng)力、應(yīng)變、位移分析,得到近場脈沖地震動對結(jié)構(gòu)影響最大。不同埋深的黃土隧道結(jié)構(gòu)在車輛荷載、近場有脈沖共同作用下,隨著埋深的增大,黃土隧道斷面應(yīng)力、應(yīng)變、位移、加速度均呈增大趨勢。在不同地震動、雨水入滲作用下,埋深30m隧道結(jié)構(gòu),隨著降雨量的增加應(yīng)力、孔隙水壓力等呈增大趨勢。曲墻式斷面黃土隧道結(jié)構(gòu)在不同埋深、降雨量為140mm、近場有脈沖的作用下,黃土隧道斷面周圍節(jié)點孔隙水壓力呈遞增趨勢。埋深30m的黃土隧道結(jié)構(gòu),在不同降雨量、車輛荷載及近場有脈沖作用下,隨著降雨量的增加隧道斷面應(yīng)力、位移、孔隙水壓力呈增大趨勢。
【關(guān)鍵詞】：黃土 隧道 車輛荷載 雨水滲流 地震 動力響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U452.28
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 黃土隧道地震動及其震害研究14-17
• 1.2.2 隧道滲流和車輛動力響應(yīng)研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容18-20
• 1.3.1 地震-車輛作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)18
• 1.3.2 地震-降雨作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)18-19
• 1.3.3 地震-車輛-降雨作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)19-20
• 第2章 基本理論20-29
• 2.1 概述20
• 2.2 本構(gòu)模型20-22
• 2.2.1 土體本構(gòu)關(guān)系20-21
• 2.2.2 混凝土本構(gòu)關(guān)系21-22
• 2.3 強(qiáng)度理論及屈服準(zhǔn)則22-24
• 2.3.1 莫爾-庫倫強(qiáng)度理論23
• 2.3.2 莫爾-庫倫屈服準(zhǔn)則23-24
• 2.4 多孔介質(zhì)的滲流規(guī)律24-25
• 2.4.1 達(dá)西定律24
• 2.4.2 三維滲流定律24-25
• 2.5 計算方法25-29
• 2.5.1 土體彈塑性分析25-26
• 2.5.2 固結(jié)理論26-28
• 2.5.3 地震作用下的動力有限元分析28-29
• 第3章 車輛荷載作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)的地震動響應(yīng)29-60
• 3.1 邊界條件及耦合機(jī)理29-32
• 3.1.1 邊界條件29-30
• 3.1.2 黃土隧道車輛與道路耦合機(jī)理30-32
• 3.2 數(shù)值計算32-37
• 3.2.1 計算參數(shù)32
• 3.2.2 分析模型的建立32-36
• 3.2.3 單元選擇與網(wǎng)格劃分36-37
• 3.3 地震波37-39
• 3.4 車輛作用下黃土隧道地震動響應(yīng)39-53
• 3.4.1 近場有脈沖情況39-44
• 3.4.2 近場無脈沖情況44-48
• 3.4.3 遠(yuǎn)場情況48-53
• 3.5 不同埋深黃土隧道在車輛作用下的地震動力響應(yīng)53-58
• 3.5.1 應(yīng)力53-55
• 3.5.2 應(yīng)變55-56
• 3.5.3 位移56-57
• 3.5.4 加速度57-58
• 3.6 本章小結(jié)58-60
• 第4章 降雨作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)的地震動響應(yīng)60-84
• 4.1 概述60
• 4.2 計算參數(shù)和分析模型60-61
• 4.2.1 計算參數(shù)60
• 4.2.2 分析模型60-61
• 4.3 降雨作用下黃土隧道地震動力響應(yīng)61-75
• 4.3.1 近場有脈沖情況61-65
• 4.3.2 近場無脈沖情況65-70
• 4.3.3 遠(yuǎn)場情況70-75
• 4.4 不同埋深黃土隧道在雨水入滲作用下的地震動響應(yīng)75-81
• 4.4.1 應(yīng)力75-77
• 4.4.2 應(yīng)變77-78
• 4.4.3 位移78-79
• 4.4.4 加速度79-80
• 4.4.5 孔隙水壓力80-81
• 4.5 本章小結(jié)81-84
• 第5章 雨水入滲-車輛作用下黃土隧道結(jié)構(gòu)地震動響應(yīng)84-98
• 5.1 概述84
• 5.2 車輛-地震-不同降雨量情況下黃土隧道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)84-90
• 5.2.1 應(yīng)力84-86
• 5.2.2 應(yīng)變86-87
• 5.2.3 位移87-88
• 5.2.4 加速度88-89
• 5.2.5 孔隙水壓力89-90
• 5.3 不同埋深黃土隧道在車輛-地震-降雨作用下的動力響應(yīng)90-95
• 5.3.1 應(yīng)力90-92
• 5.3.2 位移92-93
• 5.3.3 加速度93-94
• 5.3.4 孔隙水壓力94-95
• 5.4 本章小結(jié)95-98
• 結(jié)論與展望98-100
• 參考文獻(xiàn)100-104
• 致謝104-105
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄105-106
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間參與的項目106

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1021375