本文關(guān)鍵詞：考慮邊坡效應(yīng)的大斷面黃土隧道洞口段動力響應(yīng)特征研究

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【摘要】：近年來,地震災(zāi)害頻繁發(fā)生,中國的黃土地區(qū)由于特殊的地震地質(zhì)背景和地理環(huán)境,是地震頻發(fā)和黃土邊坡災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)之一,而西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施必將有大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在黃土高原上,比如正在建設(shè)的寶雞至蘭州的客運(yùn)專線,地處黃土地區(qū),正線全長400km,全線隧道工程長273km,黃土隧道就有78座。已經(jīng)投入運(yùn)營的鄭西客運(yùn)專線,其黃土隧道就有27座,總延長達(dá)50km。因此,開展黃土地區(qū)隧道洞口段的動力響應(yīng)以及抗震技術(shù)方面的研究具有重要意義。本文通過數(shù)值模擬的方法,主要進(jìn)行了以下幾方面的研究:(1)針對地下工程抗震分析中邊界條件和地震動輸入方式選擇問題,對一地下半無限體模型在剪切波垂直入射條件下,進(jìn)行了不同邊界條件和不同地震動輸入方法的算例試算,結(jié)果發(fā)現(xiàn):兩側(cè)采用豎直向位移約束,底部采用粘彈性邊界,在模型底部用等效節(jié)點(diǎn)力輸入地震動的方法,與三邊均采用粘彈性邊界條件和三邊均采用等效節(jié)點(diǎn)荷載輸入地震動的方法可以獲得同樣的結(jié)果,該方法易于在ANSYS中通過APDL編程實(shí)現(xiàn)且滿足精度要求,可為地下工程抗震分析中的粘彈性邊界的使用提供一種簡便的方法。(2)對不同坡高和坡度的黃土邊坡進(jìn)行了模態(tài)分析,結(jié)果表明:邊坡的自振頻率隨頻率階數(shù)的增大而增大;在相同坡高不同坡度時(shí),坡度對基頻的影響相對較小;同一坡度下,隨著坡高的增大各階自振頻率明顯下降且變化趨勢相一致;同一坡高下,隨著坡度的增大各階自振頻率有所增大但增大幅度較小。(3)對不同坡高和坡度的黃土邊坡進(jìn)行了地震動力響應(yīng)分析,結(jié)果表明:各個(gè)坡高下坡腳位移都隨坡度的增大而增大,同一坡度不同坡高時(shí),坡腳位移隨坡高的增大而增大,坡高對坡腳位移的影響比坡度對位移的影響大;在各個(gè)坡度條件下,隨著坡高的增大,坡面位移的放大作用表現(xiàn)的越來越明顯;坡面加速度放大系數(shù)隨坡高的變化波動較大,但總體趨勢一致,同一坡高不同坡度時(shí)基本均呈“S”型變化。(4)對進(jìn)洞高程不同時(shí)的洞口段動力響應(yīng)研究,結(jié)果表明:進(jìn)洞高程不同時(shí)坡面位移放大系數(shù)的大小關(guān)系為:純邊坡中心面位移放大系數(shù)有隧道結(jié)構(gòu)時(shí)中心面位移放大系數(shù)距隧道1.5D時(shí)坡面位移放大系數(shù);而加速度放大系數(shù)也基本符合這一規(guī)律;通過對進(jìn)洞高程不同時(shí)洞口段隧道結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力的分析,將0H進(jìn)洞時(shí)的黃土隧道洞口段的設(shè)防長度定為60m,1/6H進(jìn)洞時(shí)黃土隧道洞口段的設(shè)防長度定為50m,1/3H進(jìn)洞時(shí)黃土隧道洞口段的設(shè)防長度定為40m。(5)對不同坡度進(jìn)洞時(shí)的洞口段動力響應(yīng)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:坡面位移、隧道結(jié)構(gòu)各特征點(diǎn)位移、隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨隧坡度的增大而增大;由于在不同坡度時(shí),隧道結(jié)構(gòu)埋入坡體內(nèi)的長度和隧道覆土厚度不同,隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移開始趨于穩(wěn)定時(shí)距洞口的距離也不同,30°時(shí)距洞口的距離最大,40°時(shí)次之,45°時(shí)最短。
【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】：2016
【分類號】：U451

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1140927