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高速公路桥隧搭接结构地震动力响应特性及减震措施研究
| 论文题名： | 高速公路桥隧搭接结构地震动力响应特性及减震措施研究 |
| 关键词： | 桥隧搭接结构;数值模拟;动力响应;减震措施 |
| 摘要： | 为了应对边坡陡峭、山高谷深的复杂地形，建设高速公路时常采用桥台置于隧道洞内的处理方式，即桥隧搭接结构。建设在软弱围岩地区的桥隧搭接结构在强烈地震作用下，极易受到损伤或破坏，导致交通中断，造成巨大的经济损失。因此桥隧搭接结构在地震作用下的动力反应特性、失效机制等问题迫切需要解决，桥隧搭接结构地震动力响应规律及减震措施研究已成为岩土工程中的热点问题。本文基于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），并以马步冲隧道和马步冲大桥这一桥隧搭接工程为背景，开展了高速公路桥隧搭接结构振动台试验，并运用有限元软件进行了数值模拟研究。此外，在振动台试验结果与数值模拟结果相互验证的基础上，对不同条件下的桥隧搭接结构进行了内力分析和减震措施及效果分析。本文研究工作和主要成果如下: (1)以相似理论为依据，设计并完成了几何比为1∶50的软弱围岩桥隧搭接结构振动台试验。根据试验要求，给出了各物理量的相似常数、相似材料的配合比和物理力学参数。确定了模型箱边界处理方法、桥隧搭接结构的制作过程、测点布置和地震波加载方案。 (2)根据振动台试验采集的数据，研究了桥隧搭接结构的动应变、动位移、动土压力和加速度在不同加载方向汶川波和不同加速度峰值El Centro波作用下的变化规律。主要成果包括:仰拱大多数情况下主要承受拉应力，拱脚和拱顶则主要承受压应力，桩基础承受拉压循环荷载作用;沿隧道轴线方向地震波对桥隧搭接结构动位移起主导作用，各测点的动位移随地震波激振峰值的递增而增大;衬砌拱腰和仰拱处动土压力响应最大;隧道拱顶和仰拱加速度放大系数从洞口沿隧道轴向深入呈递减趋势，桥面板加速度放大系数从桥跨中到隧道洞口一端呈递减趋势，标准段观测断面加速度从仰拱到拱顶呈递增趋势。 (3)利用有限元软件Midas GTS/NX建立桥隧搭接结构三维数值模型，通过施加不同激振强度的El Centro波，并在数值模拟和模型试验相互验证的基础上，开展了大量数值模拟工作。分析了不同激振强度作用下标准段衬砌的内力分布情况，并对标准段衬砌和扩大段衬砌设置20cm厚的减震层，以激振峰值为0.4g为例，研究了桥隧搭接结构在有无减震层和不同材料减震层情况下的动力响应特点及变化规律。 |
| 作者： | 王学义 |
| 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： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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