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沉管隧道柔性接头分析与应用及其抗震设计方案研究
| 论文题名： | 沉管隧道柔性接头分析与应用及其抗震设计方案研究 |
| 关键词： | 沉管隧道;抗震设计;柔性接头;纵向限位装置 |
| 摘要： | 随着社会经济的发展，人类活动逐渐向地下、海洋领域延伸。相对于陆地空间来说，这些新领域的开发和利用将带来更多的空间与资源，同时也提供了更多发展的机会与可能。沉管隧道是江河、海洋、湖泊等自然环境中的重要交通形式，具有防水性好、场地占用少、施工便捷、环境适应性强等优点，在大型水下工程中的优势十分明显。沉管隧道设计使用年限较长，在其投入使用阶段受到地震动荷载的影响是无法避免的，同时其工程造价较高，一旦破坏修复难度巨大，因此探究地震作用下沉管隧道的抗震性能与薄弱部位的受力状态，针对结构与场地特性研究实际可行的抗震设计方案是现阶段滨海地区防震减灾的主要关注点之一。本文采用数值分析技术，以广州市如意坊沉管隧道为背景，进行了一系列的沉管隧道接头部件模拟以及沉管隧道抗震分析计算，主要工作内容与结论如下： （1）通过还原水力压接过程，耦合 GINA 止水带与纵向限位装置受力变形曲线，得到接头轴向受力分析模型；对比MATLAB编程和ABAQUS建模两种方法计算结果，验证模型的正确性，并对柔性接头的轴向刚度进行分析，探讨了初始水深对接头刚度的影响。 （2）对三种接头剪力键开展三维精细化建模分析，得到其受剪变形曲线，明晰了剪力键的应力分布与变形情况；将剪力键受剪变形曲线引入轴向受力分析模型中，建立离散化三维柔性接头模型，为沉管隧道接头研究提供相应的模型基础与参考数据。 （3）基于反应位移法，将离散化三维柔性接头应用于实际工程的抗震分析计算中，包括自由场地震响应分析与结构响应分析；验证了离散化三维柔性接头的可行性与简便性，得出了土体沿深度方向的峰值相对位移及隧道结构的动力响应情况，对比探究了地震动作用下纵向限位装置对抑制接头张开量做出的贡献。 （4）从隧道结构自身与周围基槽回填入手，提出了短管节多接头、长短管节组合以及基槽回填优化三种抗震设计方案；通过数值分析建模考察三种方案的实用性与可行性，结果表明，短管节多接头方案能够极大地减小接头张开量与压缩量，长短管节组合结构模式有着施工工期与经济效益的优势，基槽回填方案的优化能够有效减小管节内部的应力与应变。 |
| 作者： | 周金雯 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 崔杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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