地震作用下海底隧道衬砌结构动力研究

为了研究地震作用下隧道衬砌结构的动力响应,本文将海底断裂破碎带中的隧道复合衬砌结构作为研究对象,定义隧道围岩为多孔连续介质、海底隧道衬砌结构为弹性混凝土材料,考虑粘弹性人工边界、围岩与岩体孔隙水之间的流-固耦合作用,利用有限元软件ADINA,模拟分析了在地震的作用下,多孔介质渗流场与地震应力场的耦合作用对于隧道衬砌结构的影响。计算结果表明:衬砌结构材料的抗剪强度是隧道结构安全的控制性因素,初衬结构边界位置的位移、速度和加速度的动力响应更大。     

不同地震动输入下山岭隧道洞口段抗震性能研究

为研究不同方向地震动输入下山岭隧道洞口段的抗震性能,通过建立有限元数值模型分析隧道洞口段的动力响应特征及二次衬砌的安全性能。结果表明:最大位移在Y向地震动输入时最大,Z向次之,X向最小,最大值出现在拱顶处,最大加速度和最大主应力在X向最大,Y向次之,Z向最小;在不同地震动输入下,隧道洞口处最大主应力变化幅度最大,说明隧道洞口段受地震影响较大,是抗震的薄弱环节;隧道洞口段各部位的轴力分布较均匀,整个隧道处于受拉状态,安全系数满足规范要求,但在拱顶和左、右拱脚处安全系数已接近限值,需要在隧道施工中采取一定的加固措施,以保证隧道的稳定性。     

徐店子隧道洞口段地震动力响应研究

利用数值模拟技术并结合实际问题,研究了强震区双连拱及小净距隧道的地震动力响应规律.主要模拟了徐店子隧道洞口段在地震动力作用下衬砌结构的位移、内力的变化规律,分析了衬砌结构各部位位移和内力沿纵向的变化规律,并对双连拱和小净距隧道的地震响应规律进行了总结,为同类隧道洞口段抗减震设计提供了参考依据.     

速度脉冲地震作用下竖向不规则RC结构抗震位移需求分析

采用8条强速度脉冲地震记录,通过弹塑性增量动力时程分析,研究不同地震动强度水平时竖向不规则质量和刚度布置对钢筋混凝土框架结构抗震位移需求的影响.分析结果表明:速度脉冲地震作用下,楼层质量和刚度突变对结构位移需求有很大影响,地震动强度水平越大影响越显著;顶层质量突变对结构位移需求的影响较大,下部楼层刚度突变对结构位移需求和延性需求的影响很大.     

弯曲型与剪切型多自由度体系 抗震强度折减系数比较分析

研究弯曲型与剪切型多自由度体系的抗震强度折减系数的差异.采用4条中硬土类场地的地震动记录,以多质点系悬臂柱模拟弯曲型剪力墙结构,抗侧移串联弹簧系统模拟剪切型框架结构,通过非线性动力时程分析,研究楼层位移延性水平和基本振动周期对弯曲型结构抗震强度折减系数的影响,并比较与剪切型结构抗震强度折减系数的差异.分析结果表明:弯曲型结构的抗震强度折减系数比剪切型结构的抗震强度折减系数总体上约大40%;楼层数和位移延性水平是结构抗震强度折减系数的重要影响因素.     

基于虚拟支撑力逐步释放法的衬砌支护结构安全性分析

以羊八井1#隧道V级围岩段为例,以施加虚拟支撑力逐步释放法作为基本方法,利用ANSYS有限元分析软件对开挖支护后的隧道衬砌结构内力进行计算,研究衬砌结构的安全性。在实际施工中,应力随着开挖的进行首先释放一部分,施作初期支护以及二衬、二衬加强层后地应力继续释放,将初期支护的内力与规范值比较,并计算二衬、二衬加强层结构最不利截面的强度安全系数。结果表明:初期支护喷射混凝土性基本能满足设计要求,考虑到可能出现的各种偶然因素,在设计中,通过适当提高钢拱架型钢型号或减小钢拱架间距来提高其安全性;二衬最不利截面的强度安全系数大于规范值,满足安全性的规定;二衬加强层的安全系数远大于规范规定值,符合作为安全储备的要求。     

速度脉冲地震作用下竖向不规则RC结构抗震位移需求分析

采用8条强速度脉冲地震记录，通过弹塑性增量动力时程分析，研究不同地震动强度水平时竖向不规则质量和刚度布置对钢筋混凝土框架结构抗震位移需求的影响分析结果表明：速度脉冲地震作用下，楼层质量和刚度突变对结构位移需求有很大影响，地震动强度水平越大影响越显著；顶层质量突变对结构位移需求的影响较大，下部楼层刚度突变对结构位移需求和延性需求的影响很大     

预应力锚杆挡墙理论分析及应用

基于极限平衡法,推导出考虑地震作用的预应力锚杆挡墙支护结构安全系数及锚杆锚固力计算方法,借助有限元软件ADINA对边坡开挖全过程进行数值模拟与验证,经内力与变形分析得知吻合较好;通过实际工程中的方案比较,证明预应力锚杆挡墙支护结构形式在复杂条件下的基坑、公路边坡工程中有着不可替代的作用及其广阔的应用前景.     

黄土微观结构特征定量研究及其在工程地震中的应用

在不同类型黄土的研究基础上,通过SEM图像处理技术,提出了黄土微观结构中结构单元体大小-形态分布、孔隙特征等结构要素定量评价指标,应用计算机图像处理技术,对几种黄土在不同动荷载作用下的变形进行了分析以及对地震灾区黄土受地震破坏和未受破坏的黄土微结构形貌进行了定量处理,分析较好地解释了黄土工程地震性质.     

高阶振型阻尼对混凝土框剪结构抗震延性折减系数的影响

研究高阶振型阻尼对高层钢筋混凝土框架剪力墙结构抗震延性折减系数的影响.采用5条地震动记录,通过平面结构的地震弹塑性动力时程分析和静力弹塑性分析,以系统位移延性为指标,探讨结构振型阻尼组合数与刚度特征值、竖向不规则对延性折减系数的综合影响.结果表明:振型阻尼组合数对延性折减系数有重要影响,延性折减系数随振型阻尼组合数增加逐渐减小,当振型阻尼组合数较大时,会处于稳定;振型阻尼组合数与刚度特征值对延性折减系数有交互影响,而振型阻尼组合数与竖向不规则对延性折减系数的交互影响不显著.     

家竹箐隧道弹粘塑性有限元分析

采用弹粘塑性有限元分析方法模拟了家竹箐隧道施工全过程,确定了各施工阶段沿壁位移,围岩塑性区范围,支护和补砌的应力和内力,从而评估了既有隧道的结构安全度和达到稳定状态所需要的时间。     

粉砂土路基边坡稳定性影响因素研究

基于粉砂土路基,采用有限元折减强度法研究路基边坡高度、坡度和粘聚力、内摩擦角、回弹模量、剪胀角等力学指标对路基边坡安全稳定系数的影响,给出粉砂土路基边坡稳定性分析时力学指标的推荐值以及路基边坡合理的高度和坡度。结果表明:粉砂土路基填方路基高度小于8m,坡度小于1∶1.25;挖方路基高度小于12m,坡度小于1∶0.7。采用有限元强度折减法分析粉砂土路基边坡的稳定性时,对于路基填土而言,粘聚力取值大于25kPa,内摩擦角大于25°,回弹模量宜取10 000kPa,剪胀角宜取0°;对于地基土而言,粘聚力取值大于5kPa,内摩擦角大于15°,回弹模量宜取10 000kPa,剪胀角宜取0°。     

大断面公路隧道扁平率及围岩状况受力分析

利用有限元软件MIDAS-GTS,建立地层结构模型,分析3种围岩、3种扁平率组合下的大断面扁平隧道受力情况,比较控制点的锚杆轴力、喷混轴力、喷混弯矩及衬砌的位移.研究表明:当三类围岩扁平率为0.588,四、五类围岩扁平率为0.625时,既能保证横断面受力最小,又能维持良好的稳定性,为最优断面.     

隧道总体地震反应分析方法研究

采用离散化的分析方法、结合有限元 ,对日本田村重四郎—冈本舜三提出的数学模型加以改进 ,提出了浅埋隧道地震反应分析的一种方法 ;并对一隧道进行了总体地震反应分析 ,得出了比较合理的结论。     

铁路隧道在高地应力作用下的有限元分析

针对设计为两座单线的隧道,其围岩主要为V级围岩,地下水类型以基岩裂隙水为主.通过采用弹塑性理论及ANSYS有限元分析方法,对实际工程铁路隧道开挖及初期支护过程进行三台阶开挖下的三维仿真模拟分析,并对软岩隧道的初期支护施工的优化提供了改进方案.对比模拟数据与各断面实际量测数据,均在15天左右趋于稳定,结果证明该模型的建立是可行的.所得结果对隧道初期支护施工有一定的参考.     

下承式钢管混凝土系杆拱桥力学特性分析

根据格丑沟特大桥主桥——下承式钢管混凝土系杆拱桥的结构特点,利用有限元程序Midas,计算出了全桥的轴力、剪力、弯矩,以及整体的稳定安全系数.分析探讨了桥的静力特性、动力特性和稳定性,为该桥的设计和施工提供了参考,也为桥梁在运营过程中的健康检测和维护提供了基础性数据,对于改进同类拱桥的结构布置和设计具有参考意义.     

基于ANSYS的严寒地区公路隧道二次衬砌纵向变形特性分析

严寒地区温度变化较大,隧道二次衬砌结构会发生较大的纵向变形,从而产生开裂。研究严寒地区二次衬砌纵向变形,可以对今后严寒地区公路隧道的变形设计研究和隧道的开裂养护工作提供一定的参考,具有实际的研究价值和意义。采用ANSYS数值模拟分析方法,对在严寒地区温度场中某隧道二次衬砌结构与防水材料之间接触时发生的变形特性进行了研究。研究结果表明:严寒地区隧道二次衬砌的纵向变形受温度的影响十分明显,温差越大,其变形和应力也越大,当温差为-44℃时,二次衬砌结构内产生的应力值为2.03 MPa,超过了限定的抗拉强度2.01 MPa,就会出现开裂。     

使用WF动三轴仪对原状黄土的试验研究

使用英国WF微机控制电磁式振动三轴仪,对不同湿度下黄土动力特性的研究,分析了密度、固结度、结构性对黄土动力特性的影响规律,进行了大量的应力控制下动力压缩三轴试验,结合工程实际阐述了各参数之间的定量关系.本工作对黄土地基处理,黄土的动力特性研究有着一定的借鉴价值.     

添加耗能装置的大底板多塔楼基础隔震建筑抗震性能研究

结合实际工程,对大底板多塔楼结构基础隔震建筑在地震作用下的动力特性进行分析研究,提出了混合隔震控制的新型设计方案,建立了大底板多塔楼结构混合隔震控制体系的运动方程,方程中给出各塔楼与隔震层之间的阻尼矩阵,并考虑了地震作用下结构的非线性.通过在上部结构附设粘滞性阻尼器并建立结构的有限元分析模型,可以看到在地震发生时由于所设粘滞阻尼器与隔震层的协同工作,建筑物的地震响应有明显改善.研究中对添加了粘滞阻尼器与叠层橡胶支座相结合的混合控制与单纯基础隔震的减震控制效果加以比较,分析结果表明,这种混合隔震体系可以有效地减小大底板多塔楼结构的地震反应,提高其抗震安全性,取得较好的经济和社会效益.