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地震作用下黄土地区地铁隧道结构力学行为与减震措施研究
| 论文题名： | 地震作用下黄土地区地铁隧道结构力学行为与减震措施研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;力学行为;减震设计;黄土地区 |
| 摘要： | 隧道抗震研究是目前地下工程防灾减灾领域的重要问题之一。近年来城市地铁工程得到了快速发展，地铁隧道的抗震研究也变的极为重要。鉴于黄土地区地铁隧道抗减震研究现状，本文首先以弹性地基梁理论为依据研究了地震作用下地铁隧道纵向响应解析解。同时以西安地铁锦业二路-丈八六路区间为工程背景，运用ANSYS有限元软件建立数值模型，对比了不同参数对隧道结构内力和位移的影响。在此基础上，研究了不同减震措施对隧道结构内力和位移的影响，对比分析了不同减震措施的减震效果。论文的主要研究工作如下： 基于弹性地基梁理论研究了地震作用下地铁隧道纵向响应解析解。假设地震荷载作用下土层自由场位移假定为正弦位移和不考虑行波效应，得出了地铁隧道纵向和轴向位移解析解以及衬砌轴力、剪力、弯矩的解析解。讨论了不同的地基弹簧刚度取值方法所对应的不同内力表达式。通过对地震波入射波长和入射角度两个参数的分析，得出了隧道纵向最大内力响应所对应的波长、入射角度的表达式。将解析解应用于西安地铁工程实例，分析了隧道结构内力与位移随地震波波长和入射角度的变化规律。 以西安地铁锦业二路-丈八六路区间为工程背景，用ANSYS软件建立了三维有限元数值模型。模型采用人工粘弹性边界和比例阻尼，采用时程分析法计算了地震作用下隧道结构的内力和位移响应。分别比较了不同地震波、不同入射角度和不同管片刚度三种工况下隧道遭受地震时的内力和位移，得出了隧道内力和位移的响应规律。 对橡胶减震层和注浆加固两种抗减震措施的减震效果进行了研究。分析了有无减震措施以及不同减震措施下隧道结构内力和位移的响应情况。得出了橡胶层的减震效果优于注浆加固的减震效果且12cm～17cm橡胶减震层所取得的减震效果最优的结论。考虑橡胶材料耐久性和稳定性较差，在实际中应该采取刚柔并济的减震措施。 |
| 作者： | 王志伟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 柳艳华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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