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高速铁路隧道洞外单开口缓冲结构抗震特性研究
| 论文题名： | 高速铁路隧道洞外单开口缓冲结构抗震特性研究 |
| 关键词： | 高速铁路;隧道洞口;缓冲结构;抗震特性 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的迅猛发展，越来越多的高速铁路隧道将建设在高烈度地震区，缓冲结构作为隧道的洞口结构，易受到地震破坏而阻断交通。因此，对缓冲结构的抗震特性研究具有迫切的必要性。 本文通过数值模拟方法，对不同形式隧道洞外单开口缓冲结构进行了三维动力分析，得出了顶部单开口、侧部单开口、条带式单开口以及间缝式单开口缓冲结构在剪切波下的地震响应规律和抗震特性，利用数值模拟方法对依此提出的洞口柔性连接和侧挡墙以及洞口柔性连接、侧挡墙以及联合使用柔性连接和带垫片侧挡墙三种抗减震措施的抗减震效果进行了分析与检验。得到的主要结论如下: (1)在剪切波作用下，隧道缓冲结构的加速度响应在竖直方向上表现出与普通地面结构相似的规律，结构上部的加速度响应更剧烈;在水平方向上，距洞口距离越远，拱顶、拱肩的加速度响应频率越高，峰值越大;拱腰加速度响应频率越高，峰值越小;而拱脚和仰拱的加速度响应几乎不发生变化。 (2)在剪切波作用下，缓冲结构应力水平较静力作用下明显增大，仰拱最大主应力峰值明显大于其他部位。随距离洞口距离增加，仰拱、拱脚和拱腰的最大主应力值峰值曲线总体呈下降趋势;拱顶和拱肩的曲线相对平稳，变化不大。重点抗震设防部位应为:仰拱和拱脚部位，距洞口5m以内的拱腰部位以及侧部单开口附近的拱腰部位。 (3)缓冲结构开口对其附近部位的加速度峰值和最大主应力峰值有不同程度的放大作用。总的来说，上部开口（间缝式单开口和顶部单开口）缓冲结构的抗震性能要优于侧部开口（条带式单开口和侧部单开口）缓冲结构。 (4)洞口柔性连接会放大拱顶、拱肩、拱腰的加速度响应，但同时有效减小了结构重点设防部位仰拱、拱脚和拱腰的最大主应力峰值，起到了良好的减震效果。 (5)侧挡墙限制了结构拱腰的加速度响应，但增大了拱顶、拱肩与拱腰在挡墙附近断面的应力水平，抗震效果不理想。 (6)联合使用洞口柔性连接和带软质垫片的侧挡墙，显著减小了结构重点设防部位仰拱、拱脚和拱腰的最大主应力水平，而相比于单独使用洞口柔性连接，其对结构加速度响应亦起到了一定的限制作用，抗减震效果更佳良好。 |
| 作者： | 祁寒 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 高波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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