【摘要】：由于特殊的地質(zhì)背景和地理環(huán)境,我國黃土地區(qū)地震災(zāi)害多發(fā)。高填土方明洞周圍的地質(zhì)情況復(fù)雜,地基承載力通常較弱,若遇強(qiáng)震,容易發(fā)生洞門墻的破損、傾斜、開裂以及洞身的軸向開裂等震害現(xiàn)象。一直以來對于高烈度地震區(qū)高填土方明洞抗震分析和減震措施的研究較少,不同地下結(jié)構(gòu)在地震荷載下的動力響應(yīng)規(guī)律研究仍需進(jìn)一步探究。本論文以長壽山明洞具體工程實(shí)例為依托,研究了該結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的動力響應(yīng)規(guī)律,找到了抗震設(shè)防的重點(diǎn)部位,分析了減震層對明洞結(jié)構(gòu)的減震效果,得出合理的減震層厚度和材料,從而為明洞結(jié)構(gòu)抗震與減震提供重要依據(jù)。具體內(nèi)容包括以下幾個方面:(1)通過閱讀大量文獻(xiàn),了解現(xiàn)今國內(nèi)外對抗震分析與減震研究的主要成果,介紹了現(xiàn)今常用的地下結(jié)構(gòu)動力分析理論。確定建模所需材料的本構(gòu)模型以及所輸入的地震波、阻尼條件、邊界條件等,并通過查閱資料和計算,確定各項參數(shù)的取值。(2)采用有限元軟件建立明洞三維模型,分別沿橫向、縱向、豎向三個方向輸入地震波得出明洞動力響應(yīng)規(guī)律。通過模擬,得出以下結(jié)論:(1)明洞結(jié)構(gòu)的位移和加速度響應(yīng)在洞口段最大,位移最大值為8.17cm,加速度為2.13m/s~2,位移與加速度隨著距洞口距離的增加呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢,且減小趨勢越來越緩慢。(2)橫向輸入的地震波對結(jié)構(gòu)內(nèi)力與應(yīng)力的影響最為明顯,最大主拉應(yīng)力、剪力和彎矩峰值出現(xiàn)拱腳處,大小為分別為1003.8kPa、99.21kN、45.62kN·m,拱腰處的軸拉力最大,大小為551.62kN,因此結(jié)構(gòu)的拱腳和拱腰等幾何尺寸變化較大的部位是抗震設(shè)防時考慮的重點(diǎn)。(3)通過改變明洞防護(hù)結(jié)構(gòu)剛度和回填材料分析了這兩種因素對于明洞結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。根據(jù)數(shù)值模擬對比分析可知:增加防護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度可在一定程度上減弱地震響應(yīng)。與原工況相比,監(jiān)測點(diǎn)的最大主拉應(yīng)力減小1.8%-11.4%,軸拉力減小1.3%-19.3%,彎矩減小0.22%-36.58%,剪力減小0.98%-34.84%;在明洞上部回填時采用泡沫混凝土也可減弱地震響應(yīng),使結(jié)構(gòu)更加安全。(3)通過在明洞主體與防護(hù)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置減震層分析了減震層材料特性和減震層厚度對于結(jié)構(gòu)減震效果的影響。通過模擬結(jié)果可知橡膠材料的減震效果要優(yōu)于泡沫混凝土,且減震層厚度為25cm時的減震效果要優(yōu)于15cm的情況,建議在實(shí)際工程中優(yōu)先考慮25cm的橡膠減震層。
【圖文】：

本文技術(shù)路線圖

圖 2.1 子結(jié)構(gòu)法示意圖比子結(jié)構(gòu)法，整體有限元法是將結(jié)構(gòu)和周圍土體看做是一個整體進(jìn)行分析，型計算中能夠?qū)ζ湎嗷プ饔玫挠绊戇M(jìn)行自動計算，，而且該方法可以考慮土體的接觸非線性和材料非線性等問題，一般可用于地震作用下的土—結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U452.28

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本文編號：2654753