隧道襯砌地震作用力問題研究

本書在研究隧道結(jié)構(gòu)在地震中的破壞機理的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值方法計算隧道襯砌地震作用力，考慮隧道埋深、圍巖類別、襯砌結(jié)構(gòu)形式等多種因素，并將計算結(jié)果與解析方法進行對比分析；通過綜合對比解析和數(shù)值計算結(jié)果對現(xiàn)有的計算方法進行修正，得出易于應用和較準確的計算方法；參考模型試驗測試結(jié)果對提出的襯砌地震作用力計算方法進行了驗證。本書總結(jié)的研究成果可為隧道及地下工程的抗減震技術(shù)研究和設(shè)計提供參考，對于隧道結(jié)構(gòu)的合理抗震設(shè)計有重要的理論意義和實際運用價值，對提高隧道及地下工程的抗震性，減輕地震災害，保障安全暢通具有重要的意義。 2100433B

常用設(shè)計地震動參數(shù)已不滿足工程結(jié)構(gòu)發(fā)展的需要。地震動非平穩(wěn)特性、空間相關(guān)性及長周期譜特性等是抗震設(shè)計中不容忽略的因素。本項目基于理論分析和計算機仿真，研究對結(jié)構(gòu)地震響應具有顯著影響的地震動特性的定量描述與估計方法，在此基礎(chǔ)上研究提出包括彈性和彈塑性反應譜、大型實際動地震數(shù)據(jù)庫和改進人造地震波等多種形式的地震動輸入。 2100433B

摘要 本項目主要采用振動臺試驗的方法，研究了纖維混凝土襯砌與圍巖的地震動力相互作用規(guī)律，提出纖維混凝土作隧道抗震型襯砌思路。本項目主要研究內(nèi)容包括： （1）通過纖維混凝土襯砌-圍巖相互作用的地震模擬振動臺試驗，研究纖維混凝土中纖維等對纖維混凝土襯砌的破壞特征的影響規(guī)律； 基于相似理論，采用 5 m ×5 m 三向地震模擬振動臺進行模型試驗，通過輸入不同大小的地震波，研究纖維混凝土襯砌在地震動力作用下的破壞特征，并探討破壞機理。 試驗結(jié)果表明：素混凝土襯砌抗拉強度低、脆性大，裂縫基本呈直線型，斷口干凈整齊，裂縫擠壓處有明顯掉塊痕跡； 纖維混凝土具有限制裂縫發(fā)展和結(jié)構(gòu)變形的能力；在地震動力作用下，纖維通過黏結(jié)應力能夠使混凝土吸收更多能量，降低幅值，反應滯后，減輕了地震力對結(jié)構(gòu)的破壞；纖維混凝土襯砌裂縫多呈鋸齒形，擠壓松散的小碎塊通過纖維黏結(jié)在裂縫口。 （2）采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，建立了纖維混凝土損傷量化的模型，并基于通用程序研究了纖維混凝土加載速率相關(guān)動力損傷彈塑性本構(gòu)模型。 彈塑性損傷模型按照損傷和塑性之間的不同關(guān)系，將損傷和彈性耦合在一起。通過損傷加載函數(shù)屈服函數(shù)來控制耗散，使用單一的損傷和屈服面，使問題大為簡化。 采用加載速率相關(guān)動力損傷本構(gòu)模型可以有效地將動力與靜力損傷演化通過應力、應變的動力放大系數(shù)聯(lián)系起來。 （3）結(jié)合高烈度區(qū)隧道設(shè)計，進行纖維混凝土隧道抗震型襯砌的設(shè)計。 本項目從理論及試驗上研究了纖維混凝土作為隧道抗震型襯砌的可行性，并進行工程設(shè)計，本項目的研究成果可為高烈度地震區(qū)山嶺隧道的抗減震技術(shù)提供重要參考。 2100433B