隧道洞口段的抗震设防长度

运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界,进行了隧道三维地震反应分析。在不同的围岩材料、衬砌类型情况下,分析了隧道洞口段衬砌应力和位移沿隧道轴线方向的变化规律以及采取注浆加固围岩方法的减震效果。计算结果表明:抗震设防长度主要与洞口段围岩性质有关,洞口段松软、破碎的围岩越长,隧道的设防长度就越长;隧道的断面形式以及洞口段临空面的存在与隧道的设防长度关系不大;在地震荷载作用下,洞口段隧道衬砌产生了很大的轴向应力;可采用注浆加固洞口段围岩的方法减小洞口段衬砌的应力和位移。     

高烈度地震区山岭隧道洞口减震问题的数值模拟研究

采用有限差分软件FLAC3D 3.0研究隧道洞口段的抗震设防长度和衬砌刚度对地震反应的影响,分析设置横向减震层、纵向减震层和加固围岩对衬砌结构的减震效果,并总结山岭隧道洞口减震的思路和措施.结果表明:一般进入洞内25～30 m后地震放大效应开始趋于平稳,该距离可为确定洞口抗震设防长度参考;衬砌刚度过大在一定程度上将加大震害;设置横向减震层和纵向减震层都能使地震反应明显减弱,使应力分布更趋均匀,且前者效果明显好于后者;通过设置锚杆增强围岩整体性,可有效减少作用在衬砌上的地震荷载,且对软质围岩效果更佳.最后,提出山岭隧道洞口必须综合减震,衬砌应该刚、柔平衡.     

浅埋双洞错距山岭隧道洞口段地震响应试验研究

由于岩土非线性本构模型以及地震动力方程的复杂性,采用数值模拟或解析法分析隧道抗震性能均存在一定不足,因此模型试验仍是当前研究隧道抗震的有效途径。以强震区勒不果喇吉隧道为原型,设计相似比为1∶30,以河砂、机油与粉煤灰热融混合料作为围岩的相似材料,以石膏作为隧道衬砌相似材料,在隧道模型衬砌内外侧对称粘贴应变片以监测应变应力值,同时在隧道模型及振动台上安设结构加速度计来反演模型围岩的地震响应,采用大型振动台模型试验研究浅埋错距双洞隧道洞口段震害特征与工程减震措施。结果表明:隧道模型围岩对输入地震波有较明显的扩大效应,其频率谱也发生了改变,15 Hz以下频段的地震波得到了强化而其余频段发生衰减;岩土体对隧道结构的约束作用减轻了隧道结构的地震响应,按照模型试验相似比换算,可以将45 m作为隧道洞口段抗震设防长度;隧道墙角位置与仰坡拱肩45°角处为山岭隧道洞口抗震的薄弱环节;洞口段错距部位的震害要比其他部位更加严重,设计中可以考虑在错距部位适当增加岩土体积,以增强该部位的岩土约束作用;地震波作用下浅埋双洞错距山岭隧道地下结构之间存在较强的动力相互作用;在隧道结构周围设置大阻尼结构减震层可以有效降低隧道洞口的地震响应,减弱衬砌应变损伤。     

不同进洞高程黄土隧道洞口段振动台模型试验研究

黄土地区的隧道开挖打破了边坡内部原有的平衡状态,在地震作用下隧道洞口段可能受到严重的破坏而反映出不同的动力特性和震害特征。以宝兰客运专线大断面黄土隧道为工程背景,基于坡脚进洞和1/2倍坡高程进洞2种工况,开展黄土隧道洞口段的大型振动台模型试验,重点研究边坡不同高程位置处进洞的隧道洞口段坡-隧系统所表现出的震害特征和加速度响应特征。结果表明:(1)模型Ⅰ(坡脚进洞)洞口边坡发生震陷型滑塌,表现出纯黄土边坡的破坏特点,坡-隧系统相互作用不明显;模型Ⅱ(1/2倍坡高进洞)洞口边坡发生失稳性滑塌,并由坡顶前缘横向拉裂缝逐步向洞口附近扩展,拉张裂缝逐步发展为剪张裂缝,表明隧道自坡腰进洞影响了洞口边坡的稳定性,坡-隧系统相互作用明显;(2)进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,进洞高程对高烈度地震作用下隧道洞口段衬砌的加速度响应有显著的放大作用,在隧道洞口段的抗震设计中应加以适当考虑。(3)在2种工况下隧道仰拱压力在20 cm位置处均达到最大,距洞口20 cm距离的部位是坡-隧系统相互作用最强烈的部位。当地震波幅值较小时,进洞高程对仰拱的外表压力有影响,对拱顶影响不大,随着地震波幅值加大,进洞高程对拱顶的外表压力影响明显增大,而对仰拱的影响显著降低。     

厚层堆积体偏压隧道洞口结构抗减震技术研究

为研究覆有厚层松散堆积体且穿越软硬交界面的隧道洞口段动力响应特点和抗减震措施，以飞仙关隧道洞口段为研究对象，采用有限差分软件分别建立隧道围岩渐进式注浆、设置减震缝和全环注浆3种工况，并和无措施情况下隧道衬砌的应力、变形对比，得出最佳抗减震措施。研究结果表明： 1）在强震作用下衬砌的纵向变形远远小于横向变形，且全环注浆对限制衬砌的横向变形效果最显著，单独设置减震缝对衬砌变形的限制效果较差； 2）隧道右拱脚和右拱腰是强震作用下结构破坏的最危险位置，需着重加强这2处的抗震加固； 3）全环注浆能够有效减小衬砌应力，同时还能使交界面附近应力变化连续而平稳。     

右江南岸隧道洞口段结构抗震设防长度研究

利用大型通用ANSYS有限元软件的动力学功能,对隧道洞口段进行了地震响应分析,得到了各工况下沿隧道轴线方向衬砌边墙墙脚最大应力和位移变化曲线。通过分析,确定了各工况下洞口段隧道结构的抗震设防长度,为类似工程提供参考。     

偏压隧道明洞地震动力反应分析

结合具体工程,用动力有限元法研究了偏压隧道明洞在水平地震力作用下的全时程动力反应,得到了衬砌结构各控制点的位移、加速度及内力响应规律;对比分析了采取加固桩措施对隧道结构的动力响应的影响。结果表明:在人工地震波作用下,衬砌墙脚、拱肩为抗震薄弱位置;需要采取措施提高偏压隧道洞口横向边坡的稳定性;这些结果对类似工程设计具有现实指导意义。     

水中悬浮隧道管段锚索耦合模型涡激振动研究

为了分析水中悬浮隧道在水流作用下的动力响应,通过Hamilton原理推导得到了悬浮隧道管段和锚索的运动控制方程;同时引入锚索横向和轴向变形之间的耦合作用,建立了悬浮隧道的动力响应模型,并考虑锚索发生顺流向涡激振动的影响,在时间域内求解运动控制方程.计算结果表明:若锚索长细比很大,则锚索横向和轴向变形之间的耦合作用不可忽略;锚索发生顺流向涡激振动时,结构的横荡和横摇响应幅值增大,但垂荡响应基本不受其影响.     

嘎隆拉隧道断层区进洞口段轴向地震响应及抗震缝效果研究

针对嘎隆拉隧道洞口段,考虑断层影响,对衬砌设置抗震缝和不设置抗震缝2种工况进行模拟计算,对比分析得出:断层对隧道衬砌的影响主要为增加断层处衬砌的剪应力;抗震缝的设置将使隧道衬砌应力从洞口向洞内沿轴向很快趋于稳定,并将降低衬砌30%的峰值主应力;设置抗震缝后将使衬砌节段内的峰值应力均匀分布,且比不设置抗震缝的衬砌应力小,但衬砌的破坏部位将集中在抗震缝处,并有可能导致结构失稳,因此抗震缝的设置间距不宜过短,数量不宜过多。     

山岭隧道洞门段衬砌结构动力响应及震害机理研究

以汶川地震中遭遇严重破坏的烧火坪隧道为背景,建立三维有限元数值模型研究洞门浅埋隧道结构在地震作用下的动力响应特性。同时,为真实反映岩土体及混凝土衬砌结构在强震作用下的屈服变形及损伤破坏过程,在数值计算中引入Drucker-Prager屈服准则及混凝土损伤本构模型。根据数值计算结果对衬砌应力响应及结构损伤破坏分布特征等进行分析,并与现场震害模式进行对比讨论。研究结果表明:隧道洞门浅埋区域主要以拱腰及拱肩区域的受拉破坏为主,结构稳定性及破坏主要受第一个地震动峰值段控制;破坏程度随着隧道纵深的增大而逐渐降低,并在距离洞口约40 m处趋于稳定;隧道拱腰两侧围岩屈服破坏导致刚度降低是造成衬砌拱腰应力增大及破坏的主要原因。     

地震高烈度地区全预制拼装立交桥梁抗震设计

城市高架桥梁采用全预制拼装施工方案,可以有效提高工程质量,加快施工进度,减轻环境影响,因此近年来在国内高架建设中得到了广泛应用。虽然国内已有部分针对预制桥墩构件抗震性能的研究成果,但是结合工程实例进行整体抗震设计的研究仍然相对较少,以天津市某立交工程为例,针对高烈度地区立交桥桥梁进行抗震设计,为类似工程的建设积累了宝贵经验。     

高烈度地震区板式桥抗震性能研究

以设防烈度为8.5度的高烈度地区某16跨装配式连续板桥为例,分别采用提高结构自身强度、优化结构体系的传统抗震设计方法和基于振动控制技术的减隔震设计方法来研究结构的抗震性能.结果表明,一般的抗震措施无法满足高烈度地区对桥梁的抗震要求;单一的隔震措施在大大降低结构的内力的同时也会产生较大的变形,需进一步采取耗能措施来降低结构的位移响应.铅芯橡胶支座作为隔震、耗能一体化的元件,构造简单,可满足高烈度地区板式桥梁的抗震要求.     

考虑减隔震设计的弯桥地震响应分析

为充分了解山区高墩弯桥地震响应特性和抗震性能,以打庆高速打扮1号大桥为工程背景,采用Midas civil软件建立了计算模型并进行时程分析,研究了地震动入射角和摩擦摆支座对墩顶位移和墩底内力的影响。结果表明,随着地震动入射角的变化,墩顶纵向位移和墩底内力均呈现出先增大后减小的变化趋势,且最大纵向位移并未出现在最高墩的墩顶；摩擦摆支座曲面半径和摩擦系数的变化对墩顶最大纵向位移的影响较弱；当曲面半径一定、摩擦系数取为0.01时的墩顶纵向位移和墩底内力均为最大值。     

桥梁地震反应分析中输入地震波的确定

针对当前桥梁地震时程反应分析中，只重视计算方法、计算模型的研究，忽视输入地震波的情况，研究了进行时程分析时，确定输入地震波的原则和方法，推荐了３种比较合理的方法来确定时程分析中所需的地震波。     

8度地震区连续梁桥下部结构抗震设计研究

现行《公路桥梁抗震设计细则》引入了二级设防的概念,细化了弹性及弹塑性理论在抗震设计上的应用,增加了桥梁延性抗震设计和抗震分析建模原则的规定;桥梁震害以下部结构最为严重。该文分析列举了桥梁下部结构震害的几种类型,并针对这些震害,以反应谱理论为基础,以国道211线某立交枢纽工程为例,利用MIDAS有限元程序对8度区常规连续梁桥下部结构建模分析。     

高烈度地震区公路隧道衬砌刚度对地震反应影响的研究

通过反应谱及有限元分析方法,对高烈度地震区公路隧道在衬砌刚度材料变化时的地震反应,采用3种工况分析,其计算结果与震害区公路隧道情况调研吻合,为高烈度地震区公路隧道设计提供参考。     

高烈度区高墩桥梁抗震措施研究

为研究高烈度区(设防烈度8.5度)高墩桥梁抗震措施,以位于高烈度区的某高墩桥梁为例进行分析。建立该桥所有联的线弹性计算模型,进行动力特性分析和反应谱分析。分析结果表明:支座顶面与梁底面发生了相对滑移,支座剪切变形较大,存在落梁隐患。在该桥上设计合适的顺桥向连梁装置、横向弹塑性挡块等抗震措施后,通过非线性时程分析验证其抗震效果。分析结果表明,采用的抗震措施可有效地控制墩顶位移、减小地震反应。     

考虑边界非线性的高震区小箱梁桥地震响应分析

在考虑边界非线性及材料非线性的基础上,采用时程法分析了不同墩高形式下水平力分散型、高阻尼、铅芯橡胶及摩擦摆4种支座对小箱梁结构受力的影响。结果表明,铅芯橡胶与摩擦摆式减隔震支座能够有效降低地震作用下结构的纵横向响应。所得结论可为同类高震区桥梁设计提供参考。     

斜交桥震害特点与抗震设计初探

基于对“5·12”汶川地震及国外地震中部分斜交桥的震害调查,对斜交桥的震害特点、发生机理及影响因素进行分析和总结,并简要介绍国内外规范中关于斜交桥抗震设计的规定,提出斜交桥抗震设计的注意事项和需要进一步深入研究的问题。     

曲线隧道的震害机理及抗震分析方法探讨

隧道震害的大量出现引起人们对隧道抗震研究的重视.分析曲线隧道的震害特性及震害机理,论述曲线隧道抗震分析的实用方法,提出曲线隧道在抗震分析中需要注意的问题,以期对曲线隧道的抗震研究提供参考.