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原文传递雨水入渗与车辆作用下黄土隧道的地震动响应

论文题名：	雨水入渗与车辆作用下黄土隧道的地震动响应
关键词：	雨水入渗;车辆作用;黄土隧道;地震动响应
摘要：	随着国家西部大开发、交通运输“十二五”规划等重大战略的进一步推进与实施，公路隧道的建设进入了一个高速发展时期，西部交通网不断向崇山峻岭、离岸深水延伸，快速发展成为大力发展西部经济的平台，成为连接经济发达地区沿海城市的纽带，对加强西部地区与外界经济文化交流有着重要意义。公路隧道的重要性日益凸显，其总量和建设规模还会增大，但是对于黄土覆盖面积较大的西部地区的隧道修建和维护具有一定的困难。其原因主要基于黄土的不良特性，西部地区特殊的地形地貌，水文地质、气候环境等复杂条件，造成黄土隧道塌方、衬砌开裂和渗漏水等工程病害，危及行车和人身安全。　　本文针对曲墙式断面黄土隧道在自重、地震、车辆、雨水入渗等因素的影响下，利用有限元软件ADINA分别建立车辆动力模型、结构场模型、入渗场模型，分别考虑黄土隧道结构在近场有脉冲、近场无脉冲、远场地震作用下与车辆、雨水入渗共同作用，定量分析黄土隧道结构在不同埋深、不同降雨量的雨水入渗等因素下的应力、应变、位移、孔隙水压等变化规律，具体如下：　　(1)研究黄土隧道结构车辆荷载、地震动力荷载作用，利用有限元软件ADINA，建立了粘弹性边界条件下的二维有限元车辆动力计算模型，并利用MATLAB软件计算出车辆荷载，分别计算黄土隧道结构在近场有脉冲、近场无脉冲、远场作用下车辆荷载作用、不同埋深下黄土隧道结构的近场有脉冲车辆荷载作用，得到黄土隧道结构位移、应力等变化规律。　　(2)利用有限元软件 ADINA，分别建立了粘弹性边界条件下的二维有限元雨水入渗和结构场计算模型，通过 FSI对两个模型进行耦合求解。研究不同降雨量、不同地震动作用下，埋深30m的黄土隧道结构应力、应变等变化规律；研究降雨量为140mm、不同埋深下黄土隧道结构在近场有脉冲作用下，得到黄土隧道结构在复杂荷载共同作用下的衬砌变形规律。　　(3)研究黄土隧道结构雨水入渗、车辆荷载和地震动共同作用，利用ADIN A建立了粘弹性边界条件下的二维有限元车辆动力结构计算模型、雨水入渗模型，通过 FSI对两个模型进行耦合求解。研究近场有脉冲地震动、不同降雨量、不同埋深作用下黄土隧道结构应力、应变、位移、孔隙水压等变化规律，得到黄土隧道结构在复杂荷载共同作用下的衬砌变形规律。　　结果表明：不同地震动同时考虑车辆荷载作用，对埋深30m黄土隧道应力、应变、位移分析，得到近场脉冲地震动对结构影响最大。不同埋深的黄土隧道结构在车辆荷载、近场有脉冲共同作用下，随着埋深的增大，黄土隧道断面应力、应变、位移、加速度均呈增大趋势。在不同地震动、雨水入渗作用下，埋深30m隧道结构，随着降雨量的增加应力、孔隙水压力等呈增大趋势。曲墙式断面黄土隧道结构在不同埋深、降雨量为140mm、近场有脉冲的作用下，黄土隧道断面周围节点孔隙水压力呈递增趋势。埋深30m的黄土隧道结构，在不同降雨量、车辆荷载及近场有脉冲作用下，随着降雨量的增加隧道断面应力、位移、孔隙水压力呈增大趋势。
作者：	石玮
专业：	结构工程
导师：	程选生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文