高速鐵路隧道洞外單開口緩沖結構抗震特性研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路的迅猛發(fā)展，越來越多的高速鐵路隧道將建設在高烈度地震區(qū)，緩沖結構作為隧道的洞口結構，易受到地震破壞而阻斷交通。因此，對緩沖結構的抗震特性研究具有迫切的必要性。
　　本文通過數(shù)值模擬方法，對不同形式隧道洞外單開口緩沖結構進行了三維動力分析，得出了頂部單開口、側(cè)部單開口、條帶式單開口以及間縫式單開口緩沖結構在剪切波下的地震響應規(guī)律和抗震特性，利用數(shù)值模擬方法對依此提出的洞口柔性連接和側(cè)擋墻以及洞口柔性連接、側(cè)擋墻以及聯(lián)

2、合使用柔性連接和帶墊片側(cè)擋墻三種抗減震措施的抗減震效果進行了分析與檢驗。得到的主要結論如下:
　　(1)在剪切波作用下，隧道緩沖結構的加速度響應在豎直方向上表現(xiàn)出與普通地面結構相似的規(guī)律，結構上部的加速度響應更劇烈;在水平方向上，距洞口距離越遠，拱頂、拱肩的加速度響應頻率越高，峰值越大;拱腰加速度響應頻率越高，峰值越小;而拱腳和仰拱的加速度響應幾乎不發(fā)生變化。
　　(2)在剪切波作用下，緩沖結構應力水平較靜力作用下明顯增大，

3、仰拱最大主應力峰值明顯大于其他部位。隨距離洞口距離增加，仰拱、拱腳和拱腰的最大主應力值峰值曲線總體呈下降趨勢;拱頂和拱肩的曲線相對平穩(wěn)，變化不大。重點抗震設防部位應為:仰拱和拱腳部位，距洞口5m以內(nèi)的拱腰部位以及側(cè)部單開口附近的拱腰部位。
　　(3)緩沖結構開口對其附近部位的加速度峰值和最大主應力峰值有不同程度的放大作用。總的來說，上部開口（間縫式單開口和頂部單開口）緩沖結構的抗震性能要優(yōu)于側(cè)部開口（條帶式單開口和側(cè)部單開口）緩沖

4、結構。
　　(4)洞口柔性連接會放大拱頂、拱肩、拱腰的加速度響應，但同時有效減小了結構重點設防部位仰拱、拱腳和拱腰的最大主應力峰值，起到了良好的減震效果。
　　(5)側(cè)擋墻限制了結構拱腰的加速度響應，但增大了拱頂、拱肩與拱腰在擋墻附近斷面的應力水平，抗震效果不理想。
　　(6)聯(lián)合使用洞口柔性連接和帶軟質(zhì)墊片的側(cè)擋墻，顯著減小了結構重點設防部位仰拱、拱腳和拱腰的最大主應力水平，而相比于單獨使用洞口柔性連接，其對結構加速