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钢纤维混凝土隧道衬砌结构的地震动力响应研究
| 论文题名： | 钢纤维混凝土隧道衬砌结构的地震动力响应研究 |
| 关键词： | 隧道工程;衬砌结构;钢纤维混凝土材料;地震动力响应 |
| 摘要： | 钢纤维混凝土(SFRC)材料具有良好的抗弯拉性能、抗裂性能以及裂后韧性，在隧道及地下工程中已经得到了一定的研究和应用，但对其在隧道及地下结构抗减震方面的应用研究还不够深入，本文以高速公路隧道（云山隧道）和高速铁路隧道（大梁隧道）为依托，结合地下结构动力时程分析方法，对隧道洞身段进行了地震动力响应研究。为此主要进行了以下工作: 1、探讨了目前两种主要的纤维增强理论，即复合材料理论和纤维间距理论，并对二者得出的抗拉强度计算公式进行了比较，结果表明两种理论在解释纤维增强方面具有一致性; 2、对于钢纤维喷射混凝土（SFRS）和普通喷射混凝土进行了承载能力极限状态分析，假定开裂后钢纤维混凝土受拉区应力完全由钢纤维承担，在同等极限弯矩作用下比较了二者分别所需要的截面厚度，计算结果表明钢纤维喷射混凝土所需喷射厚度更薄; 3、开展了钢纤维混凝土切口梁的压弯韧性试验，研究了钢纤维混凝土受拉区应力-应变本构关系，得到了两种类型SFRC试件的抗拉强度。结果表明，在钢纤维掺量和混凝土基体强度一定的情况下，钢纤维混凝土受拉区抗拉强度与钢纤维长径比有关，长径比为60的钢纤维混凝土比长径比为45.5时的抗拉性能更好。此外，压弯韧性试验中试件采用了不同尺寸，计算抗拉强度过程中需要考虑尺寸效应的影响; 4、本文对云山隧道和大梁隧道洞身分别进行了水平和竖直两个方向的地震动力响应数值分析，基岩输入地震波需要经过滤波和基线校正，水平方向采用汶川波，竖向反向采用日本Kobe波。分析结果表明:(1)水平激振时，普通混凝土(RC)衬砌各测点水平加速度、速度和位移响应最大，SFRC衬砌工况次之，自由场工况最小;竖向激振时，自由场响应最大，RC衬砌工况次之，SFRC衬砌工况最小。(2) RC衬砌截面弯矩、轴力比SFRC衬砌大的多，与激振方向和断面大小无关。 |
| 作者： | 胡磊 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王志杰 |
| 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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