特大断面隧道断层段地震响应与断层构造关系

针对特大断面隧道断层破碎带地震响应强烈而导致衬砌结构更易遭受破坏的问题,本文采用FLAC 3D仿真计算软件,通过数值模拟,研究特大断面隧道地震与断层宽度、断层倾角的关系,分析衬砌地震响应规律,确定抗震薄弱位置及抗震设防范围。分析结果表明：断层处的衬砌横断面上的拱腰和拱脚处属于抗震薄弱位置,需要在这些位置处重点进行设防;断层上盘位置对地震响应更明显,应加强这些位置上隧道衬砌的抗减震措施;地震时,小倾角,大宽度的断层构造对特大断面隧道的影响大。在本文研究的断层构造范围内,特大断面隧道的抗震设防区域选取应为：断层及断层交界面前后各取25~30m的区域。这些结果可为地震区的特大断面隧道设计建设提供参考。     

山岭隧道地震震害原因及抗减震工程措施浅析

在＂5.12＂汶川大地震中,很多高烈度地区的铁路隧道及公路隧道都遭受了严重的损坏,对震害实例进行收集并归纳分析得到了隧道震害的原因。同时以某单线铁路隧道为例,通过地震系数法计算得到了隧道在地震作用下的破坏特点,分析其结构抗震的薄弱环节,对隧道抗减震工程措施进行了总结。     

基于损伤塑性理论的隧道衬砌结构开裂破坏的数值分析

基于混凝土材料的损伤塑性理论,建立了公路隧道结构的非线性模型,并利用大型工程模拟的有限元软件ABAQUS对所建立的模型进行计算分析,较真实地揭示了运营公路隧道衬砌结构开裂破坏的机理,得到了在山体塌陷、围岩偏压作用下隧道衬砌结构损伤值、应力的分布特性和规律.     

高烈度地震区公路路线方案评价

为了提高震区公路的抗震防灾能力,提出了考虑地震风险的高烈度地震区公路路线方案评价方法。从路线方案评价关键影响因素分析出发,建立了包含地震风险、经济、环境、安全的两层次路线方案评价指标体系;采用标度分值和专家打分相结合的方法,构建了评价因子的量化模型;确定了以多准则评价为基础的高烈度地震区路线方案评价方法,建立了基于方案达成度和综合度的交互式路线评价模型;最后以甘肃陇南某震区公路为实例,对评价方法进行了实例分析验证。研究结果表明:实例分析的路线A方案综合风险值为11.91,B方案为7.87;A方案安全指标为14.5,B方案为16;B方案经济指标和环境指标大于A方案;A方案的达成度为0.660,B方案的达成度为1.852,最优方案为B方案;给出的评价方法能有效量化地震风险对路线方案的影响,计算结果准确可行。     

高速公路隧道衬砌施工与维护技术的研究

隧道衬砌施工是决定公路隧道稳定的关键步骤,衬砌施工的规定、技术方法以及后来的维修是决定公路隧道质量的关键,隧道衬砌的安全问题也是公路隧道使用过程中不能忽视的重要因素。本文主要分析了施工过程中的基本规定与几种先进的隧道衬砌施工技术,并对隧道衬砌施工的维护和安全问题进行了简略分析。     

不同间距对两相邻黄土公路隧道地震反应的影响

为认识两相邻黄土公路隧道的抗拒震性能,利用ANSYS有限元分析软件进行动力分析,研究了不同间距对两相邻黄土公路隧道地震反应的影响规律。对3种不同间距隧道模型的分析结果表明,随着两相邻隧道之间间距的逐渐增大,隧道的整体地震反应(位移、应力)逐渐减小,且地震荷载作用下薄弱部位多发生在衬砌的拱脚部位,此结果可作为两相邻黄土公路隧道抗震设计的参考依据。     

隧道地震分析中两种边界条件的比较

采用固定边界和粘-弹性边界对隧道结构进行了地震响应分析,得到了隧道结构在两种边界条件下的应力和位移响应以及水平地震荷载作用下衬砌的薄弱部位。结果表明,在隧道结构地震分析的数值模拟问题中,宜采用粘弹性边界模拟地基的无限性。     

隧道衬砌结构安全性的有限元数值模拟分析

利用ANSYS有限元分析软件,对某公路隧道的设计与开挖过程进行了仿真分析.采用二维弹塑性有限元分析方法,对衬砌结构的内力进行计算和分析.并结合公路隧道设计规范给定的极限状态方程,计算出隧道衬砌的强度安全系数.研究衬砌厚度变化对其安全系数和结构稳定性的影响,为类似隧道设计施工提供科学依据.     

砌块模型地震反应数值模拟分析

为研究建造在7度地震区混凝土空心砌块8层大开间隔震房屋的抗震性能,本文利用有限元分析软件ANSYS提出了砌块模型的三维有限元模型,在基础与结构物底部模拟夹层橡胶垫,并对其在隔震前后进行了地震反应分析,结果表明橡胶垫能减小上部结构的地震反应,对隔振结构可采取降烈度设计,或者可以减少梁柱的截面尺寸及配筋.     

山岭隧道洞口震害因素分析与抗震风险模糊综合评价

针对山岭隧道洞口抗震风险的随机性与模糊性特点,提出采用模糊综合评价模型对其进行风险评估.通过统计分析汶川地震中山岭隧道洞口段震害资料,总结影响隧道洞口震害的因素,再遴选出主要因素作为模糊综合评价的影响因子.采用层次分析法和隶属函数分别计算隧道洞口段震害各风险因素的相对权重及各风险因素对风险水平的隶属度,将各相关风险因素的权重与风险因素对风险水平的隶属度进行模糊综合运算,得出隧道洞口抗震风险水平.最后采用模糊综合评价法对实际工程进行抗震风险评估.研究结果可供高烈度地震区隧道洞口抗震设计提供参考.     

双层黄土公路隧道地震反应的分析

本文以兰州市伏龙坪双层黄土公路隧道为研究对象,研究其在8度地震荷载作用下的动力时程反应。计算结果表明:在地震荷载作用下衬砌上应力值较大的部位主要集中在拱腰、拱脚和行车道板等部位,塑性区主要分布在拱顶、拱腰二侧,以及边墙与仰拱相接的拱脚等靠近衬砌的小范围土体上,塑性区开展最大深度接近2.0m,说明在此地震动作用下,塑性区范围内的部分土体会产生松动、变形,在一定程度上影响隧道的整体稳定性。上述结果可作为双层黄土公路隧道抗震设计的参考依据。     

地震作用下大断面隧道衬砌结构的动力损伤特性

基于混凝土材料的动力损伤特性,建立了其弹塑性损伤本构模型,将该模型应用于强震区某大断面隧道工程,分析了不同地震波入射方向、地震波强度和围岩条件下隧道结构的地震响应与动力损伤规律,探讨了大断面隧道结构的地震损伤特性和破坏机理。研究结果表明：地震波垂直、水平两种入射条件下两者衬砌的压主应力、加速度响应形态相似,但水平入射条件下衬砌结构的应力、加速度响应相较于垂直入射条件更加剧烈;水平入射时衬砌的动力损伤远大于垂直入射时的动力损伤,且动力损伤主要集中于拱腰与墙脚处;围岩条件对隧道衬砌结构的拉主应力响应以及动力损伤有显著影响,V级围岩条件下衬砌结构的最大拉应力是IV级围岩下的5.7倍;隧道结构的地震响应与动力损伤特性也受地震波强度的影响,随着地震波强度增大,应力、加速度响应峰值以及最大动力损伤量均呈现非线性增大趋势,动力损伤随之加剧且由拱腰和墙脚处逐渐向外扩展;在强震区软岩隧道抗震设计以及运营期间震后加固修复应着重注意动力损伤集中的部位。     

复合交通荷载下叠合式公轨合建隧道动力响应

叠合式公轨合建隧道不同于其他公轨合建隧道,汽车-列车荷载作用下其动力响应也有所不同。为研究复合交通荷载下叠合式公轨合建隧道动力响应,用激振力法、元胞自动机、汽车动力模型模拟列车荷载、车流和汽车荷载,用有限元软件Plaxis3D分析了不同荷载及有无垫层工况下隧道的动力响应。结果表明：公路隧道、铁路隧道分别主要对汽车荷载、列车荷载产生加速度响应,铁路隧道的加速度响应要明显大于公路隧道,约为后者的20倍;隧道不同位置处,对两种交通荷载的应力响应情况不同,铁路隧道应力响应主要受列车荷载控制,但当公路隧道中有大型车辆通过时,会对铁路隧道应力响应产生较大影响,甚至起到主导作用;公路、铁路隧道之间设置垫层会增大公路隧道的动力响应,但同时会减小公路隧道下方土层的刚度差异进而减小其应力值,综合作用下,设置垫层后公路隧道的应力状态会有所改善。     

地铁隧道非线性地震响应动力分析

地铁隧道抗震研究是当今地震工程界重要的研究方向。对广州地铁四号线地铁隧道进行了地震响应非线性有限元分析。采用动力有限元数值分析方法,提出估算地铁隧道地震响应永久变形的有限元计算模型。通过动力有限元方法确定地铁隧道的残余变形量,将各个时刻重复通过计算所确定的残余位移累加得到地震作用后地铁隧道的永久变形量。通过分析地铁隧道的永久变形量确定地铁隧道地震响应稳定性,为地铁隧道地震稳定性分析提供了参考依据。     

并行数值仿真技术在盾构隧道地震响应分析中的应用

采用全三维非线性建模方法建立了盾构隧道总体有限元模型，模型规模上节点总数超过400万，单元总数超过380万．由于系统的非线性，且地震激励是一种时间历程，盾构隧道地震响应数值模拟的实质是一个超大规模非线性系统的瞬态响应计算问题，使得目前在地震安全性评价领域普遍采用的串行算法、串行软件和普通的计算机无法胜任此工作．本文根据所用超级计算机的体系结构特点，采用改进的区域分解算法，通过对盾构隧道总体模型合理分区来进行地震响应分析．地震波载荷选用调幅后的上海隧道场地人工地震波，应用通用非线性动力分析有限元程序LS-DYNA进行求解，计算结果可为隧道的抗震设计提供有力依据．     

从震害教训中反思我国桥梁抗震设计现状

回顾近１０年来,在国外发生的几次影响巨大的破坏性地震中,公路桥梁震害的规律及其教训．针对我国公路桥梁抗震设计现状,指出当前迫切需要改进的一些问题,并提出桥梁结构抗震设计应在满足强度需求的同时,还应着重于结构变形能力储备—即延性能力储备的抗震思想     

机动车辆荷载对空间交叉隧道结构动力影响

为研究机动车辆荷载作用下空间交叉隧道结构动力响应特性,以杭温高铁梧坞隧道与义东高速西甑山公路隧道交叉段为工程背景,建立了交叉隧道三维动力计算模型,利用ABAQUS子程序模拟机动车辆在公路隧道内行驶,得到行车公路隧道、相邻侧公路隧道、上跨高铁隧道在机动车辆荷载作用下的加速度、位移、应力动力响应特性,并通过计算行车过程中监测截面每一时刻的安全系数分析了各隧道衬砌结构安全度变化规律。结果表明：机动车辆荷载对行车隧道自身影响较大,影响主要集中在行车位置下方区域,车辆通过时拱顶处安全度降低最为显著;对于上跨高铁隧道和相邻公路隧道,行车公路隧道内的机动车辆荷载对其影响整体较小,且其影响程度与近接距离密切相关;相邻侧公路隧道响应主要集中在与行车隧道的相邻一侧,右方隧道行车时其仰拱中心的安全度降低最明显;上跨高铁隧道响应主要集中在隧道仰拱位置,下方隧道行车时其左拱脚处的安全度降低最多。研究结果可为空间交叉隧道、城市地铁等地下工程的日常运营监测提供依据,并为类似空间交叉隧道工程的设计优化提供参考。     

扁平超大断面隧道的施工力学特征及其动力稳定性分析

针对超大断面小近距隧道支护设计中的围岩压力分布、位移变形特征问题,以牛寨山双洞八车道公路隧道为研究对象,建立了考虑工程实际地形、工程地质的三维有限元模型,开展了隧道开挖的施工力学形态数值模拟分析,得到了隧道施工过程中隧道围岩变形规律,探讨了小净距大断面隧道近接施工的影响规律.结果表明,小净距大断面隧道所表现出来的施工力学特性复杂,由于偏压的影响,围岩整体水平位移呈非对称分布,最大水平位移发生在南线隧道拱肩处,隧道拱顶下沉最大值发生在先行洞,隧道仰拱处隆起较大;应力集中在两洞仰拱和拱脚处.在此基础上,开展了隧道开挖后的动力有限元计算,分析了洞口段地震力作用下的动力响应,评价了其动力稳定性.计算结果可为优化设计、指导隧道施工以及为隧道稳定性和支护结构安全性评价提供参考.     

公路重大交通基础设施哑铃型路网构网算法

针对公路重大交通基础设施（特大桥、长大隧道等）的分布特征及道路安全管理特性，运用图论和流体网络理论，采用虚节点和虚分支的方法，提出哑铃型路网的基本概念、构建原则、构建流程和通路求解方法，为路网分析提供了基础的构网算法．以动态链接库封装对象的方式实现该算法，便于跨平台分布式的使用．以杭州湾跨海大桥为例，阐述了该算法的实际应用．     

软土地层隧道抗震稳定分析

结合上海某地铁隧道工程，研究了隧道结构，周围土体及注浆材料的动剪应力，孔隙水压力及沉降量等的分布特征，评价了该隧道的抗震稳定性，采用了几种典型的地震波输入，对处于粘性土地层和砂性土地层中的隧道分别进行了动力响应分析，计算中，采用有效应力动力分析方法，并考虑了饱和软土的震陷对地下结构物抗震稳定的影响。