高速鐵路隧道洞外單開(kāi)口緩沖結(jié)構(gòu)抗震特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)高速鐵路的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的高速鐵路隧道將建設(shè)在高烈度地震區(qū)，緩沖結(jié)構(gòu)作為隧道的洞口結(jié)構(gòu)，易受到地震破壞而阻斷交通。因此，對(duì)緩沖結(jié)構(gòu)的抗震特性研究具有迫切的必要性。
　　本文通過(guò)數(shù)值模擬方法，對(duì)不同形式隧道洞外單開(kāi)口緩沖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三維動(dòng)力分析，得出了頂部單開(kāi)口、側(cè)部單開(kāi)口、條帶式單開(kāi)口以及間縫式單開(kāi)口緩沖結(jié)構(gòu)在剪切波下的地震響應(yīng)規(guī)律和抗震特性，利用數(shù)值模擬方法對(duì)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(jìn)行了分析與檢驗(yàn)。得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)在剪切波作用下，隧道緩沖結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)在豎直方向上表現(xiàn)出與普通地面結(jié)構(gòu)相似的規(guī)律，結(jié)構(gòu)上部的加速度響應(yīng)更劇烈;在水平方向上，距洞口距離越遠(yuǎn)，拱頂、拱肩的加速度響應(yīng)頻率越高，峰值越大;拱腰加速度響應(yīng)頻率越高，峰值越小;而拱腳和仰拱的加速度響應(yīng)幾乎不發(fā)生變化。
　　(2)在剪切波作用下，緩沖結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平較靜力作用下明顯增大，

3、仰拱最大主應(yīng)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(yīng)力值峰值曲線總體呈下降趨勢(shì);拱頂和拱肩的曲線相對(duì)平穩(wěn)，變化不大。重點(diǎn)抗震設(shè)防部位應(yīng)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(kāi)口附近的拱腰部位。
　　(3)緩沖結(jié)構(gòu)開(kāi)口對(duì)其附近部位的加速度峰值和最大主應(yīng)力峰值有不同程度的放大作用。總的來(lái)說(shuō)，上部開(kāi)口（間縫式單開(kāi)口和頂部單開(kāi)口）緩沖結(jié)構(gòu)的抗震性能要優(yōu)于側(cè)部開(kāi)口（條帶式單開(kāi)口和側(cè)部單開(kāi)口）緩沖

4、結(jié)構(gòu)。
　　(4)洞口柔性連接會(huì)放大拱頂、拱肩、拱腰的加速度響應(yīng)，但同時(shí)有效減小了結(jié)構(gòu)重點(diǎn)設(shè)防部位仰拱、拱腳和拱腰的最大主應(yīng)力峰值，起到了良好的減震效果。
　　(5)側(cè)擋墻限制了結(jié)構(gòu)拱腰的加速度響應(yīng)，但增大了拱頂、拱肩與拱腰在擋墻附近斷面的應(yīng)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(jié)構(gòu)重點(diǎn)設(shè)防部位仰拱、拱腳和拱腰的最大主應(yīng)力水平，而相比于單獨(dú)使用洞口柔性連接，其對(duì)結(jié)構(gòu)加速