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浅埋隧道抗震特性能量法研究

作　者: 胡文亮
导　师: 高峰
学　校: 重庆交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 地震抗震浅埋隧道有限元变形能围岩加固减震层
分类号: U452.28
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着我国交通事业的快速发展,隧道以其快捷直达、安全稳定、不占用地面空间的优越性,在交通运输中占据了重要的地位。我国地处欧亚地震带和环太平洋地震带之间,地震活动频繁,是世界上最大的大陆浅源强震活动区。隧道震害调查表明,浅埋隧道震害最为严重,浅埋隧道的抗震研究成为地下工程抗震中重要课题之一。本论文的工作主要包括以下几个方面:一.介绍国内外有代表性的隧道工程震害实例、地下抗震的研究动向及震害研究主要方法,进行震害特点的总结,同时讨论现有地震响应计算方法中的问题。二.在有限单元法数值求解的理论基础上,对结构变形能计算进行理论推导;根据结构变形能的计算理论,编制计算地震荷载作用下隧道衬砌结构变形能的程序,实现衬砌结构变形能的时程分析。三.基于能量原理,本文提出以隧道结构变形能的方法研究隧道的抗震特性。四.采用隧道结构变形能对进行隧道抗震性能的研究,采用该方法计算分析了围岩条件、设置减震层以及加固围岩三种因素的对浅埋隧道抗震性能的影响。五.在实例计算的基础上,说明以隧道结构的变形能进行隧道抗震特性分析的合理性及优越性。最后,对全文的研究工作进行总结,并讨论今后进一步的研究工作。目前对于地下结构还没有一种较为成熟的抗震设计方法,本文研究工作的结论可作为浅埋隧道抗震设计的参考,同时本文的研究方法为一般地下工程抗震设计提供了一种新的研究思路,以达到抗震减灾的目的。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 国内外隧道建设现状及其社会价值  8-9
  1.2 隧道震害调查  9-11
    1.2.1 隧道震害实例  9-10
    1.2.2 隧道震害特点  10-11
  1.3 隧道及地下结构抗震研究现状  11-17
    1.3.1 抗震分析的研究方法  11-14
    1.3.2 隧道抗震研究现状  14-15
    1.3.3 能量法的研究现状  15-16
    1.3.4 研究问题的提出  16-17
  1.4 研究意义及研究内容  17-19
    1.4.1 研究意义  17-18
    1.4.2 研究内容  18-19
第二章隧道地震响应计算方法  19-33
  2.1 隧道地震响应计算方法综述  19-28
    2.1.1 地震系数法  21-22
    2.1.2 不考虑相互作用的拟静力法  22-24
    2.1.3 考虑相互作用的拟静力法  24-25
    2.1.4 动力有限元法  25-28
  2.2 地震荷载输入方法  28-30
    2.2.1 振动法  28-29
    2.2.2 底部位移激励法  29
    2.2.3 大质量法  29
    2.2.4 波动法  29-30
  2.3 边界条件  30-32
    2.3.1 截断边界  30-31
    2.3.2 投射边界  31
    2.3.3 粘性边界  31-32
    2.3.4 粘弹性边界  32
  2.4 本章小结  32-33
第三章基于有限元的能量理论  33-44
  3.1 有限元基本理论  33-35
    3.1.1 有限元基本思想  33-34
    3.1.2 有限元分析基本步骤  34-35
  3.2 动力有限元基本理论  35-37
  3.3 变形能分析原理  37-43
    3.3.1 变形能计算理论  38-39
    3.3.2 平面三角形单元变形能  39
    3.3.3 平面四边形单元变形能  39-41
    3.3.4 空间八节点六面体单元变形能  41-42
    3.3.5 结构变形能的实现过程  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章浅埋隧道抗震特性的能量法研究  44-70
  4.1 地震荷载  44-47
    4.1.1 地震动幅值  44-45
    4.1.2 地震频谱特性  45-46
    4.1.3 地震动持时  46-47
  4.2 隧道地震响应分析  47-56
    4.2.1 确定边界条件  47-48
    4.2.2 地震荷载选择与调整  48-52
    4.2.3 计算基本假定  52
    4.2.4 建模分析  52-54
    4.2.5 隧道抗震性能评价方法  54-56
  4.3 浅埋隧道抗震计算分析  56-68
    4.3.1 围岩条件对抗震性能的影响  56-59
    4.3.2 减震层抗震效果分析  59-63
    4.3.3 注浆加固围岩抗震效果分析  63-67
    4.3.4 抗震措施优化探讨  67-68
  4.4 本章小节  68-70
第五章结论与展望  70-72
  5.1 研究结论  70
  5.2 展望  70-72
致谢  72-73
参考文献  73-77
在学期间发表的论文及科研项目  77

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