高烈度地震区公路隧道衬砌刚度对地震反应影响的研究

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1、第38卷，第2期公路工程Vo1．38，No．22013年4月HighwayEngineeringApr．，2013高烈度地震区公路隧道衬砌刚度对地震反应影响的研究汤建良(湖南省洞新高速公路建设开发有限公司，湖南邵阳422000)[摘要]通过反应谱及有限元分析方法，对高烈度地震区公路隧道在衬砌刚度材料变化时的地震反应，采用3种工况分析，其计算结果与震害区公路隧道情况调研吻合，为高烈度地震区公路隧道设计提供参考。[关键词】公路隧道；反应谱；有限元；衬砌刚度[中图分类号]u455．91[文献标识码】A[文章编号】1674—0610(2013)02—0190—03Resear

2、choftheSeismicResponsonLiningStifnessofHighwayTunnelinHigh--intensitySeismicRegionTANGJianliang(HunanDongxinExpresswayConstructionandDevelopmentCo．，Ltd．Shaoyang，Hunan422000，China)[Abstract]ThroughtheresponsespectrumandthefiniteelementmethodtoSeismicresponseofhigh—intensityearthquakearea

3、ofMaterialchangesinliningstiffnessofhighwaytunnel，usetheThreeconditionsanalysis，calculatedresultsandtheresearchofearthquakedisasterareaisconsistent，theresultofhigh—intensityearthquakeareainhighwaytunnelprovideareferenceforthedesign．[Keywords]highwaytunnel，responsespectrum，finiteelement，

4、liningstifness0引言1地震动反应谱我国是个多山的国家，75％的国土为山地或重单自由度结构，已知结构的阻尼比，对给定的地丘，随着山岭重丘地区高等级公路建设的广泛展开，震输入，按结构固有周期变化的结构最大地震反应隧道必定越建越多，越建越长。据不完全统计，我国值组成的曲线，称为反应谱。已建成公路隧道4673处255．55万延m，其中特长广义线性单自由度：隧道共36．1O万延m，长隧道共100．11万延m，中／／(f)+2sOoth(t)+Ⅱ(￡)=一／(f)。(1)隧道共53．68万延m，短隧道共65．66万延m。随其相对位移、相对速度和绝对加速度反应为：着隧

5、道数量的增多和震害的频繁出现，1923年9月)=r×1日的日本关东发生7．9级大地震，造成25万人伤sintod(t—r)dr，(2)亡及经济损失300亿美元。1999年9月21日台湾发生7．6级地震，造成2321人死亡及8000人左右)一。1)×受伤，尤其是我国四川汶川2008年5月12日发生cos[09d(t—r)+]dr，(3)8．0级地震造成8万多人的死亡和失踪，沿线隧道))=扣。_T)×也受到严重破坏。隧道工程研究人员已经认识到，地震会对隧道产生严重的破坏及造成巨大的经济和sin【tod(一．r)+2】dr，生命损失。(4)[收稿日期】2012—10—31【

6、作者简介]汤建良(1981一)，男，工程师，硕士研究生，主要从事高速公路建设及管理。第2期汤建良：高烈度地震区公路隧道衬砌刚度对地震反应影响的研究191式中：∞d=1一，tg=／、／／l一。通过数Drucker-Prager屈服准则，采用平面应变的假定，且初衬和临时结构等效为3m的支护结构，边界条件值分析，式(2)，(3)，(4)得出u(t)，(t)和(t)的处理：两侧边界在水平方向可自由变形，竖直方+(￡)的时间过程，并从中找出各自的最大值，向约束，底部边界全约束，上部边界为自由边界，在sD(，)=fu(￡)『Imx，5(，)=lIai()lImaX，动力特性分析方

7、法中采用反应谱分析方法，特征值SA(，)：I1(f)+0(t)lIma，X、分别称为阻尼比的求解方法为迭代法。计算模型考虑衬砌刚度分别、自振频率相对应的相对位移、相对速度和绝对为初始刚度0．5倍、1．0倍、2．0倍3种工况(见图2加速度反应谱。～图7，表2)。由于公路隧道在抗震设计方面没有相应的规范，因而本文反应谱分析的一些参数的运用参照了《公路桥梁抗震设计细则》(JTJ／TB02一叭一2008)和《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)规范。据公路隧道震害实例表明，大部份公路隧道是剪切破坏。故只考虑受水平地震波的影响，据查阅文献资料，公路隧