交通隧道抗震设计拟静力方法的适应性研究

从“5.12汶川大地震”及世界范围的工程结构物震害情况看,在强震条件下,隧道工程震害依然较突出,合适的抗震设计方法是工程界共同面临的课题.当前进行抗震设计计算的拟静力方法主要有地震系数法与反应位移法,文章结合工程实例阐述了两者的基本原理.通过改变埋深、地震烈度和偏压等参数,对隧道受力情况进行了计算,对比分析两种方法的计...     

山岭隧道抗震设计与减震措施研究

山岭隧道是现代交通网中重要组成部分,同时也作为一种特殊的地下结构。对于建造在高烈度地震区的山岭隧道,其抗震分析的研究还存在着亟待解决的问题。简要介绍了山岭隧道地震破坏形式和震害机理,并针对我国目前山岭隧道采用地震系数法、反应位移法和动力时程分析法三种抗震计算方法进行归纳总结,详细介绍了三种方法的计算原理和特点以及各自的适用性。同时对山岭隧道减震措施和理论分析方法进行归纳总结,并给出了适合高烈度地震区山岭隧道的减震措施。在对当前山岭隧道研究成果评述的基础上探讨了目前仍存在的一些问题,包括不同抗震计算方法的合理性、减震措施的适用性、时程分析法中地震波的确定以及减震层刚度的选择等。这些成果将为隧道的抗震设计提供理论依据和参考,对改善我国高烈度地震区山岭隧道的抗震设计具有重要意义。     

盾构隧道地震系数法的抗震分析

地震荷载使盾构隧道的最不利荷载位置、大小与常时荷载都有所不同,这种变化在抗震设计中应该予以考虑。以成都地铁区间盾构隧道为例,采用地震系数法对不同地震烈度和不同埋深条件下的隧道进行数值模拟,分析了上覆土柱引起的水平地震力与侧压力增量对衬砌结构内力的影响;隧道的主要破坏形式。     

武汉地铁工程紧邻四孔平行盾构隧道的地震响应分析

针对国内少见的武汉地铁工程紧邻四孔平行盾构隧道,为其评价抗震性能,采用有限元法计算分析了在武汉人工合成波作用下的三维地震响应规律:地震荷载引起隧道结构剪力增幅较大,轴力增幅较小,水平位移最大值仅1.93cm。计算分析结果表明,紧邻多孔隧道满足抗震要求。     

破碎围岩隧道抗震设计分析

依托重庆市地质条件复杂的金凤隧道,在总结分析隧道围岩节理发育特征、隧道施工区内的水文地质条件以及场地地震效应的基础上,采用静力法对隧道浅埋段、富水破碎围岩段进行抗震计算分析。计算过程中,地震作用与结构重力、土体压力组合,通过有限元软件求得地震条件下结构轴力和弯矩分布情况,结合规范安全系数与裂缝宽度求取算法与控制标准,验算了结构承载力与稳定性。结果表明,Ⅶ度地震烈度条件下,金凤隧道土建结构能够满足安全系数及裂缝宽度控制要求,该计算方法与成果可供类似工程抗震分析参考。     

穿越活动断层隧道抗震韧性设计理念与关键问题

历史震害表明，穿越活动断层隧道损坏严重且震后修复或重建难度巨大，提升强震活动断裂区隧道抗震韧性已成为工程建设面临的关键难题。在调研穿越活动断层隧道结构典型震害实例的基础上，总结分析了震害启示并指出穿断层隧道结构抗震设计需要重点关注工程场地地震危险性评估、穿断层隧道抗震设防策略和安全防控措施3个方面；其次，结合文献调研，综述了目前穿断层隧道结构抗震研究相关工作，重点阐述了穿越活动断层隧道抗震分析方法、结构灾变机制认识和抗减震控制措施等方面的研究现状；在此基础上，搭建了穿越活动断层隧道工程抗震韧性的统一设防理念和设计框架，提出以“震前预留、震中稳定、震后恢复”为核心思想的隧道结构抗震韧性设防目标，并进一步考虑强地震动-活动断层位错耦合作用，建立了“场地分区、结构分段”的隧道抗震设防分区准则，提出了面向不同地震设防水准以“抗(减)、让、诱(避)/抢”分阶段的隧道抗震韧性设计思想，从而为穿越活动断层隧道抗震韧性设计提供了全过程防控策略；最后，讨论了目前穿断层隧道抗震研究急需攻克的关键科技问题，并对该领域今后研究工作的发展方向提出了展望。该研究旨在为穿越活动断层隧道工程建设提供面向抗震韧性的统一...     

长江隧道衬砌结构地震响应的三维数值分析

以武汉长江隧道为工程依托,运用Ansys软件对盾构隧道在水平、竖向双向耦合地震作用下采用3种不同衬砌材料的地震响应进行三维数值模拟,分析这3种工况下隧道衬砌结构的不同部位上应力和位移的分布状况,探明了盾构隧道在地震作用下衬砌结构的动力响应规律,找出了衬砌结构的受力最薄弱部位,研究可对盾构隧道的抗震设计提供理论参考.     

节段式沉管隧道抗震关键技术研究

首先分析了节段式沉管隧道地震响应受力特性,明确了结构动力响应的温度敏感性,指出管节及节段接头为抗震的薄弱部位及抗震关注重点;其次,在分析国内外沉管隧道抗震研究的基础上,分析了节段式沉管隧道抗震研究需要解决的关键技术,主要包括沉管隧道土与结构相互作用的动力计算方法、非一致地震激励下沉管隧道地震响应分析方法以及沉管隧道振动台试验模拟技术;最后总结了节段式沉管隧道的研究进展及主要成果。     

超长沉管隧道地震响应快速分析方法研究

在分析一般隧道结构与沉管隧道的不同点及动力响应差异基础上,明确了沉管隧道地震响应能否准确模拟主要取决于管节接头和节段接头的非线性、地基刚度计算及边界条件处理等;在此基础上建立了超长沉管隧道地震响应快速分析方法,关键点包括基于地震水准的地基刚度计算方法、管节接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、节段接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、初始水压力及止水带橡胶松弛影响考虑方法等;然后,基于超长沉管隧道地震响应快速分析方法,对港珠澳大桥超长沉管隧道进行了升温及降温工况下沉管隧道地震响应分析,明确了最不利位置为隧道斜坡段,指出了两侧GINA止水带地震变形量和剪力键剪力为抗震薄弱位置,揭示了节段式沉管隧道温度敏感性。课题研究建立的超长沉管隧道地震响应快速分析方法,能够实现沉管隧道设计与计算的互动,便于工程应用。     

高烈度地震区隧道结构抗减震技术要点——都汶公路隧道震后检测有感

受5.12大地震影响,位于高烈度地震影响范围内的隧道结构受到了严重破坏,致使施工和运营完全中断。结合都汶高速公路三座隧道的震后检测结果,分析研究在活断层附近和高烈度地震区修建隧道工程的抗减震关键技术,为以后在活断层附近和高烈度地震区修建隧道工程的抗震设计提供参考和借鉴。     

沉管隧道纵向地震易损性分析方法

目前沉管隧道抗震性能设计仅限于横断面分析,缺乏面向沉管隧道纵向抗震性能评估的地震易损性分析方法。为此,建立沉管隧道纵向地震易损性分析方法及评估指标。首先,合理考虑沉管隧道结构特征及接头构造,给出了纵向地震易损性分析模型,其中沉管管节结构采用宏观梁单元模拟,沉管接头采用细观精细化模型模拟,宏-细观模型之间需满足连续性约束方程,地层采用非线性弹簧单元模拟,并通过等效线性化方法来描述地层的非线性特征;其次,根据隧道所处场地的地震动特征选择合适的地震动输入,以及相应的地震动强度指标和结构损伤指标,建立基于增量动力分析的纵向地震易损性评估方法及分析流程,可以依据沉管隧道的不同极限状态定义获得用于纵向抗震性能评估的易损性曲线;最后,以某沉管隧道为应用实例,基于该方法建立了沉管隧道纵向地震易损性分析模型及评估指标,通过计算分析得到了表征隧道纵向抗震性能的地震易损性曲线,并开展多因素分析进而揭示了管节分段长度、地震动输入方向、地层-结构相对刚度比等关键参数的影响规律。结果表明：沉管隧道所处场地位置处的峰值速度是反映隧道纵向地震易损性特征的最优地震动强度参数;沉管隧道地震易损性与输入地震动波长有关,且管节长度与地震波长相近时地震易损性较小;随着地震动输入方向与隧道轴向夹角的增加,沉管隧道地震易损性逐渐减小,而垂直90°输入时相比水平0°输入最大降幅可达76%;地层-结构相对刚度比对沉管隧道纵向地震易损性影响显著,且随地层-结构刚度比的减小而逐渐增大。所提方法可为沉管隧道纵向抗震性能评估及地震风险分析提供科学依据。     

浅埋偏压隧道地震动力特性及稳定性分析

基于土-结构相互作用模型．利用粘-弹性边界条件,运用时程分析方法研究浅埋偏压隧道在水平地震、垂直地震以及45°方向作用下的全时程动力反应规律。对围岩和衬砌受力、注浆锚固范围等隧道工程特性进行分析研究,以期为浅埋偏压隧道抗减震设计提供一定参考.     

长大隧道地震响应分析与试验方法新进展

隧道抗震研究是当今地下工程防灾领域重要的研究方向之一。目前在隧道发展建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的新形势下,针对长大隧道抗震研究所面临的纵向抗震设计理论、大规模地震响应分析方法、非一致地震激励效应等科学难题,在分析国内外隧道抗震研究现状的基础上,聚焦基础设施建设的重大需求,系统阐述长大隧道地震响应分析与试验方法新进展。介绍面向长大隧道纵向抗震设计的几种简化分析模型,推导任意动载作用下长大隧道纵向动力响应解析解,退化出行波效应下长大隧道纵向响应的理论解,直观地给出各参数之间相互关联的解析表达,并基于多质点-弹簧-梁模型进一步提出面向长大隧道纵向抗震设计的快速简化分析方法;建立长大隧道-地层大规模地震响应模拟的多尺度动力耦合分析方法,同时获得隧道-地层的整体宏观响应与隧道各组件细观动态演化,且不需要任何附加过滤和阻尼即可有效消除宏-细观多尺度界面的高频波虚假反射;提出长大隧道多点非一致激励振动台模型试验方法,推导模拟基岩面多个离散输入与连续输入的关联性,研制节段型模型箱及其联动装置,构建振动台阵多个独立台面分区多点输入的非一致激励隧道地震试验平台。以港珠澳大桥沉管隧道等实际重大工程为应用案例,阐述所建立长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。最后介绍隧道关键节点的减震控制方法。研究结果在一定程度上反映了目前长大隧道纵向抗震设计和分析的发展水平,同时也为今后抗震工作的研究重点指明了方向。     

公路桥梁地震设计状况荷载组合分项系数研究

为了在保障桥梁目标可靠度指标的前提下,确定最优的地震设计状况荷载组合分项系数,使桥梁结构以最为经济的抗力方式抵御外加荷载,从而对现行的桥梁设计规范地震设计状况进行优化,为今后公路桥梁地震设计状况荷载组合计算提供理论依据和指导意见,以2座连续刚构桥为依托工程,建立空间动力有限元模型,采用Monte-Carlo法并基于动态称重（WIM）系统模拟随机车流,进行了数条地震波增量动力分析（IDA）;采用Ferry Borges荷载组合理论求解地震设计状况组合效应分布,依据直接积分法求解桥梁结构的失效概率,从而确定荷载效应分项系数与可靠度指标影响面关系。研究结果表明：荷载效应分项系数的取值与目标可靠度指标的选取息息相关,忽略汽车荷载的地震设计状况风险分析,将严重低估桥梁结构的实际失效概率。为指导高烈度区连续刚构桥的地震设计状况设计,对于E2工况下的地震动输入,地震作用重要性系数λ₁取1.0,桥梁结构跨径对汽车荷载效应分项系数取值产生较大的影响,故选取β_s=3.1~3.4作为Ⅷ度区连续刚构桥地震设计状况设计时目标可靠度指标建议值,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.76;地震基本烈度对汽车荷载分项系数存在一定的影响,在同样的目标可靠度指标建议值下,对于Ⅶ度区地震设计状况,汽车荷载分项系数Ψ_Q的建议取值为0.652。     

汕头苏埃隧道方案设计关键技术研究

根据汕头苏埃隧道的建设条件,对工程方案设计中的几个技术难点进行研究,并提出解决方案。通过采用"多级分流"理念,实现隧道与北岸4条城市主干道的交通衔接;选择"抛石+排水板"方案解决海域深厚淤泥地层中的围堰设计;8度高烈度震区选择合理的抗震减震措施解决隧道结构抗震;采取双道密封垫和加大密封垫断面的防水设计,满足地震时管片接缝张开量大的防水要求;针对复杂地层,对盾构选型和配置提出建议;对海底凸起进入隧道内的硬岩进行爆破预处理,以降低盾构施工风险。     

日本高速道路桥梁抗震设计方法的研究

主要阐述日本高速道路桥梁抗震设计经过多次地震的洗礼逐步完善和发展起来的历程。特别是经历1995年兵库县南部地震后,日本道路协会两次修改抗震设计规范。规范中考虑了巨大地震作用下结构的塑性变形能力,提出了延性抗震设计和性能抗震设计方法。这对我国完善公路桥梁抗震设计有一定借鉴意义。     

克拉2气田盐水沟隧道地震响应特性分析

通过对克拉2气田盐水沟山岭隧道震害调查分析,发现了洞口段和洞身段的裂缝较为密集。因此,借助连续介质离散元软件CDEM,研究了在高烈度地震区地震情况下隧道的整体地震响应特性和隧道进出口段、围岩改变及山岭隧道埋深变化的洞身段的地震响应特性,并在此基础上分析了隧道产生大量裂缝的震害机理。     

高填土路堤边坡地震动力分布系数探讨

对于25m以下的路堤边坡,公路工程抗震设计规范规定了其在地震作用下边坡设计的综合地震影响系数的取值。针对目前公路路堤边坡不断增高的趋势,对25m以上的高路堤边坡进行地震作用下的稳定性分析,并对计算结果进行分析、汇总,探讨得出了高填土路堤边坡的地震动力放大系数公式。     

几种初至自动拾取算法在地震波法隧道超前探测中的对比分析

在地震勘探中,尤其在浅层地震勘探、层析成像和地震波法超前探测中初至时间拾取精度直接影响勘探区域地质结构的反演结果，初至时间的自动拾取也是隧道超前地质预报地震数据处理的一个关键环节。介绍4种初至自动拾取算法--最大振幅法、能量比法、STA/LTA（长短时窗比）法和AIC（峰度赤池信息量准则）法，利用云南某隧道超前地质预报采集到的1组地震数据，对4种初至自动拾取算法进行对比分析，结果显示SLA/LTA算法拾取的初至时间更为精确，AIC法、能量比法次之。进一步利用其他隧道超前地质预报采集到的几组数据进行对比分析，获得相同结论。     

浅埋连拱隧道地震反应分析

基于动力有限元对连拱隧道结构-围岩体系进行分析的原理,对浅埋连拱隧道在地震动作用下的反应进行了初步研究,并对隧道埋深及中墙参数对地震反应的影响进行了分析,得出了一些有用的结论。