公路隧道地震動響應分析及減震層模型試驗.pdf

1、在我國大規(guī)模公路建設過程中，公路隧道經(jīng)常會穿越高烈度地震區(qū)域，因此研究公路隧道結(jié)構(gòu)動力響應規(guī)律、抗減震措施以及隧道地震安全評價顯得尤為必要。本文結(jié)合西部交通建設科技項目(31874004)“高烈度地震區(qū)震害評估及隧道結(jié)構(gòu)抗震設計技術研究”和國家自然科學基金項目(51078324)“近斷層脈沖型地震動作用下隧道抗減震理論研究”，基于“5.12汶川大地震”震害調(diào)查資料，以西藏嘎隆拉隧道為依托工程，開展了大型振動臺模型試驗，研究了公路隧道在地

2、震作用下的動力響應規(guī)律、隧道減震層的動力特性以及隧道地震安全評價。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①開展了“5.12汶川大地震”公路隧道震害調(diào)查，并結(jié)合其他國內(nèi)外隧道震害資料，分析了隧道場址、地震波特性、隧道埋深、圍巖地質(zhì)條件、襯砌條件等隧道震害影響因素，從地震波傳播特性的角度研究了隧道地震破壞機理。②利用擬靜力法理論，定義了荷載傳遞系數(shù)，推導了隧道減震層結(jié)構(gòu)的應力計算公式。利用振動理論，建立了“圍巖-減震層-襯砌”隧道減震系統(tǒng)模型，對

3、影響減震層減震效果的主要因素進行了研究。③將隧道襯砌看作一種長柱形殼結(jié)構(gòu)，利用波動理論和殼理論推導出隧道襯砌結(jié)構(gòu)的軸向應變、環(huán)向應變和剪切應變的解析解，并與數(shù)值解進行了對比，發(fā)現(xiàn)兩者的應變峰值及應變分布基本吻合。④以嘎隆拉隧道洞口段為原型，擬定了相似關系，進行了相似材料的正交試驗，得出了合理的材料配合比，制作了公路隧道大型振動臺試驗模型。在隧道試驗模型中設置了減震層，選取了合理的地震波，進行了振動臺加載試驗，整理并分析了試驗結(jié)果，并和數(shù)

4、值模擬計算結(jié)果進行了對比，研究了隧道的地震動力響應規(guī)律和減震層的減震效果。⑤構(gòu)建了多種隧道動力分析的數(shù)值模型，用時程分析法對影響隧道地震動力響應的幾個主要因素如地震動加速度峰值、隧道埋深、圍巖級別、襯砌厚度以及襯砌混凝土強度等進行了研究，揭示了各主要因素對隧道結(jié)構(gòu)地震動力響應的影響規(guī)律。⑥將隧道圍巖動應力集中系數(shù)作為合理反映隧道地震動力響應的關鍵參數(shù)，開展了動應力集中系數(shù)與地震動力響應影響因素的參數(shù)分析。研究結(jié)果表明:隧道圍巖的最大、最