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...     

基于能力谱的高架车站地震易损性分析

地震易损性分析是一种评估震害损失的方法。采用Pushover能力谱分析法对高架车站结构进行抗震性能研究,考察了层间位移角和塑性铰的出现机制,得到了易损性曲线和易损性矩阵。结果表明,高架车站结构实例在各级地震作用下主要发生轻微损坏或较小概率的中等程度损坏,层间位移角符合性能设计要求。分析所用的方法简易可行,结果可供参考。     

黑山门隧道安全风险评估研究

近几年,我国公路隧道发展较快,为增强公路隧道建设安全风险意识,需对长大隧道及部分复杂地质条件下的隧道进行安全风险评估.基于模糊综合评判和层次分析法原理,对黑山门隧道的安全风险情况进行分析、辨识、评估.研究认为:黑山门隧道整体风险等级最终评定为Ⅱ级,总体风险水平可接受,但其施工技术风险等级经评估为Ⅲ级,施工期间应采用合理...     

基于易损性的桥梁地震经济损失评估

评估地震经济损失是地震风险分析的重要组成部分,也是地震易损性分析结果的重要延展内容。为了评价桥梁结构地震经济损失,基于地震易损性曲线提出了结构地震损失率曲线的计算和绘制方法。以某典型高速铁路连续梁桥为例,采用IDA方法(增量动力分析法),选取20条天然地震波进行动力时程分析,绘制易损性曲线。由易损性曲线得出某一地震动强度下各种破坏的概率,进而绘制地震损失率曲线。     

两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析

针对中国规范所定义的E1,E2地震下的结构性能进行的地震易损性研究尚不充分问题,提出两水准地震作用下结构性能的概率评估方法,推导了设计地震下地震风险的理论公式,并以特大跨斜拉桥为例来阐述该方法,建立考虑多种非线性效应的斜拉桥有限元模型,斜拉桥关键构件(桥塔、桥台、支座、阻尼器)和结构体系的概率需求地震模型以及地震易损性方程;拟合所在场地的地震危险性曲线方程,得到不同重现期地震下构件和体系的损伤概率;计算E1,E2两水准地震下的构件损伤概率,以多个构件的性能水平为目标,基于蒙特卡洛模拟抽样方法得到桥梁的体系易损性曲线,计算体系地震风险;基于提出的两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法,进一步比较了使用阻尼器加固前后斜拉桥在E1和E2两水准地震下的体系易损性。结果表明:安装阻尼器以后斜拉桥在设计地震作用下的各个关键构件以及结构体系的损伤概率大大降低;表明两水准地震设防下的斜拉桥体系易损性分析方法可以为斜拉桥概率性抗震设计及加固提供实践方法。     

梅花箐隧道安全风险评估研究

近几年来,我国公路隧道发展较快,为增强公路隧道建设安全风险意识,需对长大隧道及部分复杂地质条件下的隧道进行安全风险评估。基于模糊综合评判和层次分析法原理,对梅花箐隧道的安全风险情况进行分析、辨识及评估。研究结果表明:梅花箐隧道整体风险等级最终评定为Ⅱ级,总体风险水平可接受,但其施工技术风险等级评估为Ⅲ级,施工期间应采用合理可行的风险控制措施,降低工程建设风险,以策安全,并确保技术、经济和社会效益。     

高烈度区双线隧道洞口段地震响应研究

结合大宝山隧道工程,从土-结构相互作用模型出发,运用FLAC3D软件,采用粘性动力边界条件,用时程分析法对高烈度区双线隧道衬砌在地震作用下的响应进行了三维弹性和弹塑性分析,得出了隧道地震动力响应的一般规律及隧道抗震减震的薄弱环节,并提出相应的措施。     

既有连拱隧道在桩基影响下的地震响应分析

采用FLAC3D对桩基施工前后既有连拱隧道在地震荷载作用下的动力响应进行了时程数值分析,研究了桩基对既有隧道的动力影响。计算结果表明:在地震荷载作用下,桩基的施工对隧道衬砌轴力、弯矩数值及分布形态均产生了变化,尤其是近邻桩基一侧隧道拱腰至边墙脚的力学响应变化最大,中隔墙右上、右侧隧道拱腰至边墙脚,是连拱隧道抗震的薄弱部位。     

埋置式波纹钢-混凝土受力特性及地震动响应研究

埋置式波纹钢-混凝土结构多用于公路明挖隧道和棚洞，但目前对该类结构的研究较少。以某绕城高速公路为例，针对在高填方填土荷载及地震动力荷载作用下，研究明挖隧道中使用波纹钢-混凝土结构作为顶棚的安全性及其地震动力响应规律。研究表明：1)在填土及地震动力荷载作用下，波纹钢-混凝土结构具有良好的整体受力性能，其挠度与应力均满足静力荷载下的安全要求；2)在选用的卧龙波作用下，波纹钢-混凝土结构在左侧拱肩处位移响应最大，在左侧拱肩至拱顶处应力与加速度响应最大；3)结构不同波峰、波谷、波中截面的地震动力响应差异不大。     

悬浮隧道动力响应分析方法及模拟的研究进展

为了明确悬浮隧道在水下环境及交通荷载作用下的受力行为,以及承受冲击、地震等极端荷载时亟待研究解决的动力问题,首先综述了波流环境中悬浮隧道管体、锚索构件动力响应、振动稳定性分析与锚索疲劳损伤评估等方面的研究进展,对比了几种锚索振动理论分析模型的差异;同时针对悬浮隧道在运营中可能面临的地震、极端波浪等偶然作用威胁,总结归纳了该方面结构振动研究的最新进展。分析结果表明:现有的动力分析理论模型基本采用将隧道管体、锚索分开讨论或者对两者耦合振动系统简化处理的方法,而对考虑车辆移动荷载作为外部激励时相互耦合的动力研究几乎未见,因此有必要在流体-悬浮隧道-车辆系统耦合振动方面展开研究;由于地震、冲击荷载等偶然作用导致结构振动的计算模型不够精确及缺乏试验数据,有必要建立多种特殊荷载和灾害作用下的多尺度动力响应理论模型并开展试验研究。     

野马梁特长隧道设计阶段安全风险评估

随着我国公路隧道事业的发展,公路隧道建设安全风险意识不断增强,需对长大隧道及部分复杂地质条件下的隧道进行安全风险评估。基于专家分析法和层次分析法原理,通过定性分析与定量分析相结合,对野马梁隧道的安全风险情况进行分析、评估。研究认为:野马梁隧道整体风险等级为Ⅲ级;根据目前我国工程界设计、施工和管理技术水平,本工程建设项目不存在不可克服的风险。建议在项目实施过程中开展动态风险评估,加强系统风险管理工作,从而保障工程建设的安全性、经济性、环保性和高质量。     

基于模糊层次和后果当量法的隧道塌方风险评估

为了能够给具有较长的建设周期和一定施工风险的山岭铁路隧道施工提供必要的安全保障,减少隧道开挖过程中塌方等事故的发生,根据山岭铁路隧道施工塌方特点,依托成昆铁路邓家湾隧道,采用模糊层次综合分析法确定塌方风险影响因素的判断矩阵、权重及隶属度,引用风险后果当量估计法建立风险事故后果评估模型,2种分析方法相结合,构建出一种可以用于评估事故发生概率的模型。[JP+2]根据铁路相关管理规定和风险评估相关规定,对其危险等级进行具体划分,得出模糊层次综合分析法和后果当量估计法相结合的评估方法与隧道实际开挖情况吻合程度较高,可以作为塌方风险的有效评估模型应用于山岭铁路隧道施工中。     

基于性能的大跨径斜拉桥 H 形桥塔纵向地震易损性分析

我国许多地区都处于板壳活跃地带,近年来,由于板壳活动的加剧遭受了多次不同程度的地震灾害,给人民带来了较大的生命财产损失。在地震作用下,作为斜拉桥主要受力构件的主塔若发生损伤,将使斜拉桥整体损伤风险明显提高。因此,以某斜拉桥为工程实例,通过SAP2000有限元分析软件,基于性能抗震设计理论学科知识,利用IDA时程分析结果,根据能力需求比模型法绘制出斜拉桥主塔各关键截面的地震易损性曲线,然后对斜拉桥主塔进行地震易损性分析。结果表明：纵桥向地震作用下,主塔的中塔底截面为易损截面。     

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。     

公路桥隧工程风险评估

基于多年的相关研究,阐述了大跨径公路混凝土桥梁安全风险评估的技术体系,并对桥隧工程风险评估阶段的划分、评估方法、评估流程、评估标准等关键技术进行了分析研究。同时对基础理论和评估方法中若干关键问题进行了深入研究和讨论,优化补充评估体系,从而形成新的可操作性强的工程应用方法,对桥隧工程中常见的安全风险问题形成相对稳定、合理的评估流程,完善基本的评估模型,以提高工程安全风险评估的效率和水平。最后,选取一座特大桥梁和一座特长隧道作为案例,说明评估流程、方法、评估标准的实际应用过程。     

穿越活动断裂带铁路隧道抗震关键技术

震害统计结果表明，当隧道穿越活动断裂带段时，结构震损尤为严重，尤其是位错量达到m级时，仅靠结构自身难以抵抗。为建立穿越活动断裂带铁路隧道抗震技术体系，通过现场调查对大梁隧道震害特征进行分析，采用模型试验及数值模拟方法研究穿越活动断裂带隧道变形破坏机制。研究表明： 1）现有铁路隧道抗震技术及工程措施可保证洞口、浅埋及洞身非活动断裂带段的隧道结构在地震作用下保持结构稳定，但目前尚无可靠的隧道结构形式可以抵抗大尺度位错。2）基于震害调查结果，通过理论分析提出穿越活动断裂带隧道设防分区。3）穿越活动断裂带隧道的破坏主要集中在强烈影响段及其两侧一般影响段，应针对2种区段的不同震害机制分别进行抗震设防。4）通过理论分析及文献调研，提出穿越活动断裂带隧道新型多级减震可变结构设计体系、隧道震后快速抢通方案。     

复杂艰险山区公路隧道运营安全风险归类及特征分析

基于对西南复杂山区52座典型在役长大公路隧道运营10余年来逾2 500件安全风险案例的调研,以及西部高烈度地震区、高山峡谷区的国省干线运营隧道震害、崩塌泥石流等灾害的调查分析,结合境内外公路隧道安全风险相关文献,对复杂山区公路隧道运营安全风险的典型风险事件和风险致因进行细致梳理、辨识归类和分析。分析得到:建立了公路隧道安全典型风险辨识框架体系;交通事故是山区公路隧道中发生频率最高的一类风险事件,其时间分布上具有明显的季节特征,空间分布上隧道洞口影响段事故高于隧道中间段;交通环境是引发公路隧道火灾的最主要的因素,需特别重视交通事故和易燃易爆品运输两大不利因素的叠加效应;复杂山区特殊的自然环境和地质灾害是导致公路隧道结构性损伤不可避免的因素,但施工过程中的种种不规范行为的人为因素却是运营期隧道各种病害的重要诱因;公路隧道运营安全风险因素贯穿隧道勘察、设计、施工及运营的全过程,加强隧道全寿命周期的风险辨识、防控十分必要,才能全方位、彻底有效地提高隧道运营安全性。     

高风险铁路隧道超前地质预报影响隧道建造成本分析

为探讨超前地质预报对高风险隧道建造成本的影响,将高风险铁路隧道的建造成本估算得更合理,对高风险铁路隧道超前地质预报纳入工序管理增加的隧道建造成本进行定量分析。通过分析得知高风险铁路隧道的超前地质预报对隧道的建造成本影响较大,建议将高风险铁路隧道的超前地质预报费用从安全生产专项费用中剥离,并将超前地质预报引起隧道建造成本增加的费用纳入工程造价标准体系管理。     

矿山法地铁隧道结构耐久性分析及二次衬砌结构计算

通过对地铁矿山法隧道结构耐久性分析,提出不同于以往二次衬砌结构计算的新方法,即是建立在隧道初期支护与二次衬砌结构共同受力的基础上,并考虑初期支护本身耐久性等因素,释放隧道初支端弯矩进行二次衬砌结构计算的一种计算方法。该方法简单方便,且更符合矿山法隧道二次衬砌结构的计算模型。