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软弱围岩高速公路桥隧搭接段地震动力响应研究
| 论文题名： | 软弱围岩高速公路桥隧搭接段地震动力响应研究 |
| 关键词： | 高速公路;桥隧搭接结构;软弱围岩;地震作用;动力响应 |
| 摘要： | 隧道作为一种重要的交通建筑物形式，广泛用于山区公路工程，因地形、地质和环境等因素限制，公路隧道与桥梁相互连接的工程也日益增多。在遭遇较强的地震作用下，软弱围岩高速公路桥隧搭接段是较易出现较严重震害的地段。桥隧搭接段的隧道常为浅埋段，若所处地质条件较差或受围岩风化破碎等的影响，则在地震作用下极易导致隧道洞口处各关键部位的损伤或破坏。因此，为了研究软弱围岩条件下高速公路桥隧搭接段的震害特点及抗震设防措施，对桥隧搭接段地震动力响应规律开展系统而深入的研究就成为了一个重要的研究内容和前提条件。为此，本论文依托国家自然科学基金项目“基于损伤累积效应的桥隧搭接结构地震动力响应研究”（编号:51408617），开展了桥隧搭接段大型振动台模型试验测试工作，研究了软弱围岩条件下高速公路桥隧搭接段在地震作用下的动力响应特点及其变化规律，开展了相应的数值模拟分析工作并将结果与振动台试验结果进行了对比分析。本文的研究内容与结论主要包括: (1)基于相似理论和试验要求确定了主要物理量的相似常数、模型相似材料，制定了试验加载及测试方案，将汶川波和EI-Centrol波两种地震波作为输入波，开展了相似比为1∶50的软弱围岩桥隧搭接段的振动台试验研究。 (2)根据振动台模型试验数据，对软弱围岩条件下高速公路桥隧搭接段地震动力响应结果进行了初步分析，揭示了不同激振强度和加载方式下桥隧搭接段的加速度、动位移和围岩压力的响应特点及变化规律。通过定义加速度放大系数和差值，分析了衬砌X、Y和Z三个方向的加速度放大系数变化规律，同时探讨了不同地震波入射方向对桥隧搭接段的影响，结果表明横向入射地震波作用对结构影响相对较大。 (3)基于三维桥隧搭接模型，以输入不同方向的汶川波（X方向、Y方向）为例，采用ANSYS有限元软件进行了软弱围岩高速公路桥隧搭接段地震响应的数值模拟，将数值模拟结果与模型试验结果进行了比较分析。结果表明，两者的数值接近且主要变化规律趋于一致，也从另一方面验证了试验结果的合理性。此外，还基于数值模型分析了地震力作用下隧道离洞口不同距离的测点在地震作用下的位移和应力响应特征，计算结果表明，在地震作用下衬砌水平动位移响应与距离洞口的远近有关。 |
| 作者： | 邓飞秀 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 谢忠球;孙广臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南林业科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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