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公路隧道结构性能化抗震设计方法研究
| 论文题名： | 公路隧道结构性能化抗震设计方法研究 |
| 关键词： | 公路隧道;拱形断面;灾变机制;抗震设计;结构性能 |
| 摘要： | 随着我国交通建设的大规模建设，公路隧道的建设里程已超1200余万延米，保障重大基础设施的及区域交通系统的安全，是我国工程领域发展的又一重大决策。然而，在历次大地震中，除城市地下工程外，山岭隧道结构仍然遭受到严重的破坏，表明公路隧道的抗震设计理念不能适应抗震需求。为此，在山岭隧道抗震领域引入新的抗震设计理念是非常迫切的，即正在兴起的结构性能化抗震设计方法。本文首先对抗震设防分类开展研究，建立了新的抗震设防标准;然后，为确定不同性能水平的结构性能参数选取及其设计控制目标，对隧道震害类型和破坏机制进行分类研究;基于弹塑性时程分析和pushover推覆分析开展了隧道灾变机制和拱形断面量化性能指标研究;最后，建立了强度和变形验算方法，形成了隧道结构性能化抗震设计方法。本文的主要研究成果如下: (1)基于使用功能将公路隧道的抗震设防类别分为4类;提出山岭公路隧道抗震的3级性能水平;并制定了各级定性的抗震性能目标;通过震害调查和动力时程分析，将隧道结构裂缝破坏类型分为5类，在总结抗震领域学者在隧道地震作用下灾变形态及模式的研究基础上，对隧道的地震破坏灾变模式分为应力破坏型和结构破坏型两大类。 (2)在对比动力时程分析法和倒三角加速度加载对各土层的最大加速度分布规律的基础上，确定了pushover法的水平荷载分布形式。基于确定的荷载加载形式对隧道结构进行pushover法分析，并与弹塑性动力时程法的分析结果进行了对比。结果表明，其截面应力的变化趋势值一致，呈现出先增大后减小的趋势，在验证pushover法在拱形断面隧道抗震适用性的基础上建立了隧道结构静力弹塑性抗震分析方法。 (3)利用静力弹塑性pushover法对隧道结构进行了不同埋深、不同土层刚度和不同等级混凝土的横向抗震研究，综合考虑结构的弹塑性响应特征和实际震害调查结果，初步选取并定义了以相对变形率为其抗震性能指标，并确定了各级性能目标的阈值。在总结矩形和圆形隧道断面的性能化抗震研究成果基础上，确定了3级性能水准对应的各级验算的量化性能指标。 本论文初步建立了公路隧道结构性能化抗震设计方法框架，为业内隧道性能化抗震设计理论与方法的建立提供了支撑。 |
| 作者： | 陈相 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 林志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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