本文關(guān)鍵詞：襯砌脫空及減薄對隧道地震響應(yīng)的影響研究

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【摘要】：我國隧道運營總里程已居世界首位,隧道建設(shè)方面取得了很大成就,但受限于施工及管理水平,有相當(dāng)比例運營隧道都存在襯砌背后空洞、襯砌厚度不足、襯砌裂縫等質(zhì)量缺陷及病損。隧道病損會影響隧道抗震性能,加劇襯砌結(jié)構(gòu)地震破壞,這些帶缺陷損傷服役的隧道必將成為未來隧道震害的高危區(qū)。本文針對我國強(qiáng)震頻發(fā)的實際和山嶺隧道病損突出的工程現(xiàn)實,采取統(tǒng)計分析、振動臺試驗和數(shù)值計算方法相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了襯砌減薄及背后空洞缺陷條件下隧道的地震響應(yīng)規(guī)律,深入分析了缺陷狀況對隧道抗震性能的影響。主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地分析了隧道缺陷成因、形態(tài)及分布規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,以云南地區(qū)某服役公路隧道質(zhì)量檢測結(jié)果為依據(jù),統(tǒng)計分析了隧道襯砌缺陷特征。結(jié)果表明：服役隧道缺陷情況較為普遍且隧道拱項及拱腰等部位更易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷,其中襯砌厚度不足時往往伴隨著襯砌背后空洞。(2)結(jié)合隧道缺陷現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果,以某兩車道高速公路隧道為原型,完成了振動臺模型試驗方案設(shè)計,并針對隧道無缺陷、隧道襯砌完好但拱頂襯砌背后空洞、襯砌減薄且背后有空洞等工況,開展振動臺模型試驗。試驗結(jié)果表明：襯砌背后空洞及襯砌減薄對隧道地震響應(yīng)的影響很大,顯著降低了隧道結(jié)構(gòu)的抗震性能,改變了隧道地震破壞模式,襯砌減薄和空洞處成為抗震薄弱部位。對于完好隧道情況,在較大加速度(0.6g)時隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫,破壞發(fā)生在拱腰、墻腳部位;當(dāng)拱頂存在減薄及空洞缺陷時,分別在0.2g-0.4g范圍內(nèi)襯砌即發(fā)生破壞,而且襯砌破壞形式與完好襯砌結(jié)構(gòu)不同,以拱頂及墻腳破壞為主。(3)采用ABAQUS軟件,建立了考慮襯砌結(jié)構(gòu)損傷的隧道地震響應(yīng)計算模型。開展了多種缺陷組合下的地震響應(yīng)計算。計算結(jié)果表明：完好隧道具有良好的抗震性能,缺陷的存在將明顯改變襯砌的受力狀態(tài)及應(yīng)力分布,顯著降低隧道的抗震能力,襯砌拱頂存在背后空洞與減薄缺陷時,拱頂將首先產(chǎn)生受拉損傷,而最終破壞形式,以墻角及拱腰處的損傷最為嚴(yán)重,在0.3g EI Centro地震波作用下的損傷系數(shù)可達(dá)1。
【關(guān)鍵詞】：公路隧道 襯砌減薄及背后空洞 地震響應(yīng) 模型試驗 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(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6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 隧道及地下結(jié)構(gòu)抗震研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 隧道抗震計算理論及研究方法12-16
• 1.2.2 隧道地震響應(yīng)機(jī)理研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.3 含初始缺陷或損傷的隧道抗震問題研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線22-25
• 第二章 服役公路隧道典型缺陷病害統(tǒng)計與分析25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 隧道缺陷病害成因及危害25-26
• 2.3 隧道質(zhì)量檢測方法26-28
• 2.3.1 裂縫檢測方法26-27
• 2.3.2 襯砌背后空洞及減薄檢測方法27-28
• 2.4 隧道襯砌背后空洞及減薄缺陷統(tǒng)計分析28-33
• 2.4.1 地質(zhì)雷達(dá)檢測結(jié)果28-30
• 2.4.2 襯砌背后空洞統(tǒng)計30-31
• 2.4.3 襯砌厚度減薄統(tǒng)計31-33
• 2.5 隧道襯砌既有裂縫統(tǒng)計33-35
• 2.6 本章小結(jié)35-37
• 第三章 襯砌背后空洞及減薄下隧道振動臺模型試驗設(shè)計37-51
• 3.1 引言37
• 3.2 試驗裝置37
• 3.3 試驗工況37-38
• 3.4 相似比設(shè)計38-42
• 3.4.1 相似理論及原理38-40
• 3.4.2 相似比設(shè)計40-42
• 3.5 試驗材料及模型制作42-44
• 3.6 模型箱及邊界設(shè)計44-47
• 3.7 測試方案設(shè)計47-49
• 3.8 地震動參數(shù)輸入及加載方案49-51
• 第四章 襯砌背后空洞及減薄下隧道振動臺試驗結(jié)果及分析51-75
• 4.1 加速度特征分析51-58
• 4.2 動態(tài)土壓力特征分析58-62
• 4.3 動應(yīng)變響應(yīng)規(guī)律62-69
• 4.4 襯砌損傷破壞特征分析69-71
• 4.5 本章小結(jié)71-75
• 第五章 襯砌缺陷對隧道地震響應(yīng)的影響規(guī)律研究75-89
• 5.1 計算原理75-79
• 5.1.1 動力學(xué)計算原理75-76
• 5.1.2 動力邊界76
• 5.1.3 材料阻尼76-77
• 5.1.4 混凝土塑性損傷模型77-79
• 5.2 計算模型79-81
• 5.2.1 計算模型及參數(shù)79-81
• 5.2.2 計算步驟81
• 5.2.3 計算工況81
• 5.3 計算結(jié)果及分析81-87
• 5.4 本章小結(jié)87-89
• 第六章 結(jié)論與展望89-93
• 6.1 主要結(jié)論89-90
• 6.2 研究展望90-93
• 致謝93-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文及專利99

【相似文獻(xiàn)】

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