水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

有、无柱地铁地下车站地震响应对比分析

为了解有柱与无柱地铁地下车站结构地震响应特性的异同,采用ABAQUS软件对2种地铁车站结构进行了水平向的非线性地震响应数值模拟,对比分析了在3种地震波不同峰值加速度作用下2种结构的响应特性。结果表明:1)2种车站结构的地震响应规律基本相似,在强震作用下均会受到严重的损伤,除侧墙与顶底板的连接处外,有柱车站的中柱与无柱车站的底板均为抗震的薄弱点,应注重加强其抗震性能;2)顶底板间最大的相对水平位移与输入波峰值加速度近似呈线性增大关系,且与波的频谱特性密切相关;3)在地震作用过程中产生的单向累积残余变形沿侧墙高度的变化曲线呈波浪状,最终摆向与最大摆幅的摆向一致;4)2种车站结构的加速度时程曲线形状相似,且相对基岩输入波有明显的放大。     

从振动频谱角度探讨高铁隧道衬砌裂缝病害的安全评价

裂缝病害作为衬砌结构中常见的一种病害,是影响隧道安全服役的主要隐患之一。迄今为止,在高速列车通过隧道条件下,列车-轨道-隧道衬砌-赋存围岩结构系统的动态响应规律尚无明确结论。针对高速列车在轨道、地基和衬砌结构中易激发较强中、高频动态响应的特征,对隧道衬砌动态响应、裂缝病害的成因和分布规律的研究现状进行总结,探讨动载频率属性对衬砌结构的裂缝病害安全评价的影响机制,并对考虑裂缝病害影响的高铁隧道安全评价相关科学问题提出建议。     

地下结构抗震支吊架振动台试验研究

为研究地下结构抗震支吊架的抗震性能,采用振动台试验,对比分析车站模型与土层的加速度时程曲线,以及在不同工况下抗震支吊架的应变规律。研究表明:地下结构受周围的土体影响较大,服从于周围土体的地震响应,并不是脱离土体随着其自身特征振动;对于抗震支吊架斜撑,最大应变均出现在端点处;抗震支吊架竖向吊杆,其应变沿杆方向变化较小,无明显的应力集中,相对普通支吊架,受力更加合理,且在强地震作用下斜撑能够有效保护竖向吊杆;相对普通支吊架,抗震支吊架的水平杆应变较大,因此,需对抗震支架进行改进,以降低其水平杆的应变峰值。     

上软下硬地层大跨无柱地铁车站地震响应分析

为研究大跨度无柱地铁地下车站结构在上软下硬地层中的地震响应,以广州地铁11号线为依托工程,采用ABAQUS软件开展该类复合地层中车站结构的震害规律分析,对比研究软硬地层交界面处于车站结构不同位置时结构地震动响应特性的异同及规律。结果表明:1)在强震作用下,软硬交界面分别位于中板上下两侧时结构的损伤程度、最大相对水平位移、残余变形量及摆动形态均有很大差异;2)随着地震波峰值加速度的增大,交界面处于中板及以下时,其位置的变化造成车站结构地震响应的变化程度比交界面处于中板及以上时有大幅增长;3)车站结构顶板相对底板的加速度放大系数与地震波大小及软硬地层交界面的埋深密切相关;4)车站结构的地震响应随软硬地层间剪切模量比值的变化在一定范围内产生较大变化,当剪切模量比值小于1/40时,地震响应的变化趋势将不再显著。