强震区隧道洞口段减震的振动台模型试验

就山岭隧道而言,洞口段往往是震害最严重的部位。为了研究强震区隧道洞口段设置减震层的减震效果,对隧道结构进行了振动台模型试验。分别从衬砌的应变、加速度方面进行了分析,结果表明:减震层的减震作用明显。最后,对试验中的地表地震裂缝的震害进行了描述。     

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.     

高烈度区公路隧道洞口段地震动力响应分析

采用FLAC3D软件,从土一结构相互作用模型出发,运用数值分析方法对隧道洞口段进行了三维弹性和弹塑性分析,得到了相应的结论,并对结果进行了分析,指出了隧道扰减震设计中应注意的事项,并提出了相应措施.     

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。     

双洞隧道洞口段抗减震振动台试验

以西南高烈度地震区某拟建隧道为背景,开展了隧道洞口段抗减震振动台模型试验研究.通过对有无减震层体系的对比试验,研究了减震层的减震效果;并针对目前振动台试验普遍采用的多次加载方案产生的损伤累积问题进行了分析,同时给出了围岩和衬砌的裂纹发展过程及破坏形态.结果表明:在围岩与隧道之间设置减震层可以有效减弱围岩与结构之间的动力相互作用,从而起到减震效果;在评价结构抗震性能时需要考虑多次加载产生的损伤累积和裂纹效应的影响.研究结果可为结构在地震作用下的开裂分析提供参考.     

高烈度地震区公路隧道洞口段地震响应分析

根据隧道地震安全性评价报告和地勘资料,建立了三维数值计算模型并采用一致粘弹性人工边界模拟动力边界t对高烈度地震区公路隧道洞口段进行了瞬态动力计算.计算结果表明:在三向地震荷载激励下,洞口段衬砌的地震响应具有明显滞后性,衬砌以水平横向振动为主,轴向振动次之,竖向振动最弱;洞口段衬砌的拱腰部位将承受极大拉应力和剪应力,可设减震层吸收地震能量;还通过对衬砌相对位移的分析得出,衬砌横向和轴向变形都很小,衬砌稳定性尚好.     

大跨斜拉桥结构消能减震设计方法研究

根据斜拉桥的结构特点,对大跨斜拉桥减震结构体系进行了探讨,在减震分析过程中亦应同时对消能减震装置参数优化的主要目标进行研究。以杭州湾大桥工程北航道斜拉桥作为工程实例进行减震设计,由于采取了合理的减震结构体系、设定了较科学的减震优化目标,使北航道桥的减震设计取得了很好的减震效果。     

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。     

隧道洞口段地震响应及抗减震技术研究综述

对于山岭隧道而言,洞口段是整个隧道结构的咽喉部位,一旦其在地震中发生坍塌等震害,势必对隧道运营造成最直接的影响。对隧道洞口段的地震动力特性及抗减震技术进行研究具有重要意义和实用价值,通过文献调研,对目前该问题的研究进展和已取得的成果作了详细分析,提出了研究中存在的问题及建议。     

非线性粘滞阻尼器对大跨CFRP索斜拉桥抗震性能影响研究

为探讨碳纤维复合材料(CFRP)索斜拉桥的阻尼器减震控制适用性及设计参数选取,以苏通大桥为背景,建立钢索斜拉桥的有限元模型,根据等轴向刚度准则换索得到CFRP索斜拉桥模型。采用时程分析法对所取目标函数作参数敏感性分析,并对2种索的斜拉桥减震控制效果进行比较,得到粘滞阻尼器设计参数的合理取值范围。分析表明:主梁端附加阻尼器对斜拉桥结构的减震控制有很好的补充作用;阻尼器参数相同时,CFRP索斜拉桥可获得较优的减震效果。     

城市隧道洞口协调性优化研究

城市隧道洞口环境协调性面临的难题在于:如何在提供安全、高效的交通服务的同时,保障隧道洞口与环境的协调性。研究首先分析了隧道洞口协调性优化理论,针对隧道洞口行驶与墙壁景观进行了分条优化,并采用SD法对隧道洞口进行评价与实地调研优化,提出了协调性优化建议。     

特长公路隧道洞口污染物扩散的有限元法模拟

建立了公路隧道洞口处排放污染物输送与扩散所遵循的方程组。针对秦岭终南山特长公路隧道洞口环境特点对方程组进行了简化。采用有限元法,考虑洞口排放源、洞口边界与东线洞口排放及隧道西线洞口进风的影响,对该特长隧道洞口排放形成的垂直和水平二维CO质量浓度分布及通量场进行了数值计算。结果表明:以隧道排口为中心形成了随距离明显递减的CO质量浓度场;隧道西线洞口排放CO对东线洞口的进风空气质量产生明显影响;进一步数值分析发现,在隧道外两洞口之间增加一墙体可有效减小两洞口之间的污染影响。     

风积沙地层隧道洞口边坡稳定性分析

雅鲁藏布江流域日喀则地区堆积了广泛的风积沙,高速公路路线规划时不可避免地需要穿越风积沙地层,这对隧道洞口边坡的稳定性提出了更高要求,隧道洞口边坡开挖时受雨水冲刷侵蚀,导致隧道洞口段边坡容易发生滑坡等边坡变形破坏问题。拉日高速公路仁布隧道洞口位于风积沙地层,洞口边坡开挖后存在边坡失稳的风险,通过建立有限元数值分析模型,对隧道洞口边坡稳定性进行分析。分析表明风积沙地层边坡潜在失稳型式为牵引式滑坡失稳类型。针对该潜在的滑坡类型提出了隧道洞口边坡采用延长明洞的加固设计方案,并对边坡加固方案进行了有限元数值分析,分析结果表明边坡加固后安全系数提高,加固后边坡处于稳定状态,证明了方案的可行性。     

公路隧道斜交进洞设计探讨

本文对隧道斜交进洞的适用条件及优势进行了阐述,并对斜交进洞设计过程中的一些问题进行分析后认为:斜交进洞方式在地质较好偏压地段具有优势;斜交角度对洞口稳定性及洞口段衬砌受力影响较大,斜交角度不易太小;斜交洞口开挖后,需采用注浆方式对仰坡面进行加固;斜交进洞洞口段的钢拱架应按斜交断面与正交断面叠加的方式设置,这样有利于钢拱架刚度的充分发挥及洞口稳定。     

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。     

桥梁分级减震支座抗震性能分析

基于小震"硬抗",大震"减震耗能+协同抗震"为核心提出分级减震理念,并开发了分级减震支座,对其力学参数与性能进行理论分析与试验研究。以某大跨连续梁桥为例,采用抗震支座、分级减震支座、摩擦摆减隔震支座3种方案对减震性能进行对比分析,结果表明,在E2地震作用下,采用分级减震支座方案墩底轴力响应最小,且相比于抗震支座方案可大幅降低固定墩墩底剪力及弯矩,相比于摩擦摆减隔震支座方案墩底剪力及弯矩均有一定的减小,表现出了较好的减震效果。     

铁路简支梁桥中减震榫的设计及其减震性能研究

针对高速铁路桥梁整体刚度大导致地震反应相应较大的问题,提出一种适用于高速铁路桥梁的软钢阻尼器——减震榫,并与滑动支座共同作用,组成一种新的减震支座系统。采用双线性滞回恢复力模型描述减震榫的滞回耗能特性,以某四跨高速铁路简支梁桥为例,分析减震榫-滑动支座系统的减震性能及墩高对减震效果的影响。分析结果表明:采用减震榫-滑动支座体系,墩底剪力、墩底弯矩及墩顶位移均大幅减小,减震效果十分明显;合理地设置减震榫的参数,可实现支座系统的多级抗震性能指标;墩高对减震榫的减震效果影响较大,针对不同的桥梁结构,减震榫设置应单独进行参数分析以达到最优的减震效果。     

基于阻尼比的混合减震结构效果研究

运用SAP2000进行数值分析,对比了设置隔震支座、设置钢阻尼器以及两种装置混合设置在一起结构的消能效果,并对层间剪力、结构顶点位移曲线等参数进行对比分析。结果表明,混合消能减震结构具有很好的消能效果,比设置单一消能构件的结构具有更加优越的减震效果,可以使目标建筑结构的抗震性能得到显著提高。     

隧道洞口防风雪设计

若多雪地区隧道洞口附近处理措施不当,一方面风吹雪及积雪会造成隧道洞口积雪堵塞,中断交通;另一方面风吹雪将阻挡和模糊视线,积雪融化后路面结冰,极易发生交通事故。以G045线赛里木湖至果子沟口改建工程隧道洞口防风雪设计为例,对多雪地区隧道洞口采用数值模拟方法进行了分析研究,为确定隧道洞口方案提供了依据,较好地解决了隧道洞口风吹雪的影响,取得了较好的效果。     

斜拉桥减震控制研究

对于采用飘浮体系的斜拉桥,主桥在地震作用下将产生较大的纵向位移,必须加以控制才能保证桥梁的抗震安全性,本文探讨了采用弹性连接装置减震和采用粘滞阻尼器不同的布置方式减震,对3种减震方案进行了参数敏感性分析。分析表明,只要选择合理的参数,3种减震方案均能较好地控制主桥在地震作用下的纵向位移,但同时在塔、梁和梁与辅助墩之间设置阻尼器的方案最优。