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强震作用下高速公路隧道的地震响应分析与加固设计
| 论文题名： | 强震作用下高速公路隧道的地震响应分析与加固设计 |
| 关键词： | 高速公路隧道;强震作用;地震响应;加固设计 |
| 摘要： | 高速公路隧道作为城市交通的重要组成部分，一旦遭受破坏会对人们的生活造成巨大的不便，因此，确保其抗震安全性具有重要的社会价值和经济意义。本文以日本早期建立的三段高速公路隧道为研究对象，根据隧道的实际情况，采用UC-WCOMD有限元软件建立数值模型并进行抗震计算，根据地震反应结果做出抗震性能评价并对不满足抗震要求的隧道进行加固设计。 本文对比了隧道横断面四种抗震分析方法的原理、优缺点及适用情况，最终选用动力时程分析法作为本文隧道的抗震分析方法。讨论了数值模型建立过程中单元网格划分、计算范围、本构模型、动力边界条件等问题，确定了隧道动力反应分析中的主要计算参数。基于建立的隧道模型，利用UC-WCOMD有限元软件对隧道进行动力响应分析，得到一系列的地震反应结果，主要包括地基土、结构的相对位移和层间变形角，结构的变形图和损伤图，并依照相关抗震规范对隧道的抗震安全性做出了评价。对不满足抗震性能要求的结构，提出了具体的加固方案，并对加固后的隧道再次进行地震响应分析，检验了隧道加固后的效果。 通过本文研究，得到以下结论:隧道抗震的薄弱部位主要集中在中柱、中壁及侧壁与顶板、底板的结合处，在设计和施工时应作为关键部位予以重视。在本文研究的三条高速公路隧道中，隧道B和隧道C四周受土体约束，在地震作用下，其各处变形较为均匀，而偏压隧道A在地震作用下向无土一侧的变形较大，结构抗震性能较差。通过在结构右侧柱之间增设新柱子的方法对隧道A进行加固设计即相当于增加了结构抗侧向刚度，计算结果表明:结构的残余变形和最大层间变形角明显减小且不超过容许值，结构加固效果良好，满足隧道抗震性能的要求。上述研究成果，可为同类隧道工程的抗震研究提供有益参考。 |
| 作者： | 徐燕 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 田砾;姜柱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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