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地震作用下隧道-工作井结构动力响应分析及SMA隧道减震技术研究
| 论文题名： | 地震作用下隧道-工作井结构动力响应分析及SMA隧道减震技术研究 |
| 关键词： | 隧道工程;工作井;减震装置;形状记忆合金 |
| 摘要： | 近年来世界各地多次罕见特大地震中的隧道震害情况改变了人们对地下结构抗震的重视程度。其中工作井作为隧道中的刚度突变结构，通常会因为构造型式的变化造成该部分区域有应力集中或位移放大的现象，是整个隧道结构抗震性能最为薄弱的部位之一。为了保证隧道-工作井结构的安全，研究小震、中震、大震和极罕遇地震下隧道-工作井的地震响应，以及如何提高其抗震性能十分必要。 本文依托某大型水下盾构隧道工程中工作井，根据地下结构和盾构隧道的地震响应分析方法，建立能反映隧道-工作井结构受力变形特性的精细化三维有限元模型，在建模过程中探讨隧道结构在有限元分析法中的关键问题，分析结构在不同等级地震及多向地震作用下的动力响应；针对隧道-工作井接头处的应力集中现象和隧道管环间张开量超过设计值的情况，设计了一种以形状记忆合金（SMA）为减震耗能材料的减震装置，安装于工作井与隧道盾构段的接头部位，对SMA减震材料开展了力学性能试验，并采用仿真模拟的方法研究SMA减震装置的减震效果，探讨SMA减震装置用于隧道-工作井结构的可行性。具体研究内容及结论如下： 在极罕遇地震作用下和地震动多向输入时，隧道内力在工作井与盾构段和明挖段连接处发生了明显的突变，结构受拉和受压损伤严重，产生应力集中现象，最大应力值超过了混凝土的开裂应力值；接头处管环张开量最大，其附近一定范围内的管环张开量都超出了设计允许值。 设计了一种以形状记忆合金杆(SMA)为耗能减震材料的减震装置，进行了SMA杆力学性能试验和减震装置在有限元中的实现。对实施SMA减震装置的隧道-工作井结构抗震性能进行分析发现：采用了ABAQUS中的连接器可以模拟SMA的力学行为；设计的减震措施具有良好的减震效果，SMA减震装置改善了隧道-工作井结构的受力及张开量分布，减震后接头处应力值减小，减震节点附近一定范围内的环间张开量集中到柔性减震装置处，同时可降低该区域的环间张开量。 |
| 作者： | 邓成浩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 周福霖;徐丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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