山岭隧道地震破坏模式及其性能指标研究

• 作 者: 陈兴涛
• 出 处: 重庆交通大学
• 发表日期: 2020年06期
• 关键词: 山岭隧道 破坏模式 性能化抗震 性能指标量化 pushover法

从以往大地震的震害调查来看,隧道地下结构都有发生比较严重的破坏,说明隧道地下结构的设计方法还不能完全满足抗震需求。鉴于城市轨道交通的重要性,其性能化抗震设计得到了发展,部分成果已纳入规范,相比而言,山岭公路隧道的抗震设计方法还较落后,但其在交通路网中扮演着越来越重要的角色,相应的性能化抗震设计方法也应得到更多的关注和研究。在性能化抗震设计中,难点是不同性能水平对应的量化指标,在城市轨道交通地下结构中,矩形和圆形断面结构用层间位移角和直径变形率对性能水平进行验算,但山岭公路隧道结构多为拱形断面,结构断面形式差别大,这直接决定不能生硬的照搬其变形验算方法。因此,本文把山岭公路隧道拱形断面结构作为研究对象,借鉴已有的性能指标量化研究思路,初步得到山岭公路隧道拱形断面结构不同性能水平的量化指标。论文的主要成果如下:1)对山岭公路隧道结构进行地震作用下的动力时程响应分析,分析应力、等效塑性应变及刚度损伤等计算结果;通过震害调查和查阅文献总结出山岭公路隧道结构的地震破坏模式和破坏机制,并把破坏模式以及破坏机制与动力时程计算结果进行对比分析,来说明本文动力时程分析建模过程的可靠性。2)对比分析了动力时程法和pushover法两种分析方法计算结果的差异性,用pushover法对山岭公路隧道结构进行不同因素的抗震计算并分析变化规律,得到pushover法在山岭公路隧道结构抗震分析中有很高的适用性,并在该分析方法的基础上,基于刚度损伤值的大小量化隧道衬砌结构的破坏过程,提出了用于评价隧道衬砌结构整体破坏的可变四铰拱体系。3)根据隧道结构的破坏模式和破坏顺序定性描述隧道结构的四种不同性能水平,并定义相对变形率为相应的抗震性能指标,用pushover法对隧道结构进行不同埋深、不同围岩参数、不同混凝土等级、不同衬砌厚度的横向抗震分析,对计算结果统计分析,并考虑结构的响应特点和实际震害类型,初步确定不同性能水平对应的性能指标量化控制值。本文初步得到山岭公路隧道拱形断面结构不同性能水平对应的量化指标控制值,为山岭公路隧道抗震设计的变形验算提供一些有意义的参考。