本文關(guān)鍵詞：基于大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的偏壓隧道地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律研究

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【摘要】：我國西部地區(qū)地形條件復(fù)雜且多以山地、高原為主,隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn),隧道作為一種重要的交通構(gòu)筑物形式,廣泛運(yùn)用于鐵路和山區(qū)公路工程。因地形、地質(zhì)和環(huán)境因素等限制,不可避免的出現(xiàn)偏壓隧道。近年來西部地區(qū)地震頻發(fā),每次高烈度地震都對交通設(shè)施造成嚴(yán)重破壞。如2008年的汶川大地震造成許多公路隧道受損破壞,其中就包括不少偏壓隧道,隧道受損破壞后難以修復(fù),從而造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此,研究偏壓隧道地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,并能夠?qū)ζ珘核淼赖目拐鹪O(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。論文依托于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“含地下洞室(群)巖石邊坡地震災(zāi)變行為與抗震性能評價(jià)”(編號：51204125),展開偏壓隧道大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn),研究其地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。采用MIDAS/NX有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,并與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。研究內(nèi)容主要包括：(1)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案基于相似理論設(shè)計(jì)并完成了相似比為1：10的偏壓隧道大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。介紹了模型試驗(yàn)相似關(guān)系設(shè)計(jì)原則,確定主要物理量的相似常數(shù)。確定模型相似材料以及測點(diǎn)布置方案。將大瑞波、汶川波和Kobe波三種地震波作為輸入波,并制定了試驗(yàn)加載方案。(2)偏壓隧道地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律分析根據(jù)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù),研究了偏壓隧道襯砌加速度、動(dòng)應(yīng)變和圍巖壓力分別在不同地震波類型、激振強(qiáng)度和加載方式條件下地震動(dòng)力響應(yīng)的變化規(guī)律。定義了加速度放大系數(shù),分析襯砌水平和豎向加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律。研究結(jié)果揭示了水平和豎向加速度地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的差異性。并表明偏壓隧道動(dòng)力響應(yīng)與地震波類型、幅值以及測點(diǎn)位置有關(guān)。地震中偏壓側(cè)襯砌主要受拉,而非偏壓側(cè)則承受拉-壓應(yīng)力且數(shù)值上遠(yuǎn)大于偏壓側(cè),兩者受力的不均勻性是其容易產(chǎn)生損壞的主要原因。水平地震波激振時(shí)產(chǎn)生地圍巖動(dòng)壓力大于豎向地震波,且雙向激振時(shí)的圍巖動(dòng)壓力并不是水平和豎向簡單的疊加。(3)偏壓隧道動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值模擬偏壓隧道模型按三維問題處理,以輸入不同激振幅值的汶川波(XZ雙向)為例,采用MIDAS/NX有限元軟件模擬,將偏壓隧道數(shù)值模擬結(jié)果與模型試驗(yàn)比較分析,結(jié)果表明兩者在變化趨勢和數(shù)值上擬合程度較高,說明數(shù)值模擬和試驗(yàn)結(jié)果是合理的。在此基礎(chǔ)上,用數(shù)值模擬分析偏壓隧道在地震作用下的內(nèi)力分布情況。
【關(guān)鍵詞】：偏壓隧道 地震動(dòng)力響應(yīng) 大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn) 加速度響應(yīng) 動(dòng)應(yīng)變響應(yīng) 動(dòng)圍巖壓力響應(yīng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(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4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-22
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 地下結(jié)構(gòu)抗震分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 地下結(jié)構(gòu)震害及影響因素11-15
• 1.2.2 地下結(jié)構(gòu)抗震研究歷程與分析方法15-19
• 1.2.3 偏壓隧道地震動(dòng)力特性研究現(xiàn)狀19
• 1.3 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)20-22
• 2 偏壓隧道大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)22-36
• 2.1 研究方法、目的和內(nèi)容22-23
• 2.1.1 研究方法22
• 2.1.2 研究目的22
• 2.1.3 研究內(nèi)容22-23
• 2.2 模型試驗(yàn)相似理論23-26
• 2.2.1 相似理論23-24
• 2.2.2 模型相似關(guān)系設(shè)計(jì)原則24-25
• 2.2.3 模型相似常數(shù)25-26
• 2.3 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)設(shè)備與測試元件26-28
• 2.3.1 振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集儀26-27
• 2.3.2 傳感器與測點(diǎn)的布置27-28
• 2.4 偏壓隧道模型設(shè)計(jì)與制作28-33
• 2.4.1 模型箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與邊界處理28-29
• 2.4.2 偏壓隧道判斷與模型制作29-33
• 2.5 地震波的選擇及加載方案33-34
• 2.5.1 地震波的選取和輸入方式33-34
• 2.5.2 試驗(yàn)加載方案34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 3 偏壓隧道大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果分析36-52
• 3.1 偏壓隧道加速度地震動(dòng)力響應(yīng)36-44
• 3.1.1 加載方式對加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響36-39
• 3.1.2 激振強(qiáng)度對加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響39-42
• 3.1.3 地震波類型對加速度動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響42-44
• 3.2 偏壓隧道動(dòng)應(yīng)變地震動(dòng)力響應(yīng)44-48
• 3.2.1 加載方式對應(yīng)變動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響44-45
• 3.2.2 地震波類型對應(yīng)變動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響45-46
• 3.2.3 激振強(qiáng)度對應(yīng)變動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響46-48
• 3.3 偏壓隧道圍巖壓力地震動(dòng)力響應(yīng)48-50
• 3.3.1 加載方式和激振強(qiáng)度對圍巖壓力動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響48-49
• 3.3.2 地震波類型和激振強(qiáng)度對圍巖壓力動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律的影響49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 4 偏壓隧道地震動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律數(shù)值模擬分析52-64
• 4.1 偏壓隧道數(shù)值模型建模52-55
• 4.2 偏壓隧道數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果對比分析55-58
• 4.3 偏壓隧道襯砌內(nèi)力地震動(dòng)力響應(yīng)分析58-62
• 4.3.1 地震作用下襯砌軸力動(dòng)力響應(yīng)分析59-60
• 4.3.2 地震作用下襯砌彎矩動(dòng)力響應(yīng)分析60-61
• 4.3.3 地震作用下襯砌剪力動(dòng)力響應(yīng)分析61-62
• 4.3.4 地震作用下襯砌圍巖塑性應(yīng)變分布62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 結(jié)論與展望64-68
• 5.1 試驗(yàn)主要工作與結(jié)論64-66
• 5.2 工作展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 附錄表A (攻讀學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果)74-75
• 致謝75

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：1052480