高烈度地震区隧道紧急停车带与主洞交叉处地震动力响应分析-论文.pdf

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1、铁道建筑2014年第7期RailwayEngineering51文章编号：1003．1995(2014)07—0051．04高烈度地震区隧道紧急停车带与主洞交叉处地震动力响应分析陈林杰，梁波(重庆交通大学土木建筑学院，重庆400074)摘要：隧道紧急停车带与主洞交叉处断面结构形式变化较大，刚度不连续，不利于抵抗地震作用，是隧道断面的薄弱环节。基于土一结构相互作用模型，利用黏一弹性边界条件，运用时程分析方法，结合云南保腾高速公路勐连隧道工程实际，对隧道紧急停车带与主洞交叉区段进行三维地震动力响应分析，总结得出了交叉区段位移及

2、应力的动力响应及分布特性，给出了抗震加固部位及范围。研究结果可为高烈度地震区隧道的薄弱部位抗减震设计提供参考。关键词：隧道高烈度地震区紧急停车带动力响应中图分类号：U452．28文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003．1995．2014．07．15《公路隧道设计规范》¨规定，长、特长隧道应在本地震加速度值为0．3g，地震动反应谱特征周期为行车方向的右侧设置紧急停车带。其设置主要目的是0．4s。主洞紧急停车带横断面如图1所示。为了车辆若在隧道内发生事故时，便于应急抢险、疏导车辆，较快地消除阻塞，减少损失

3、。紧急停车带与主洞交叉处在结构上是隧道断面的薄弱环节。结构刚度与约束条件的突变，易产生震动响应的差异，从而引起结构的拉伸、扭曲破坏。文献[2．7]对隧道进行了地震动力分析，对隧道的抗减震原理、措施进行了理论分析或试验研究，并提出了相应的抗减震对策及设计方法。由于地层的约束作用等原因，地下结构与地面建筑物相比具有较好的抗震性能，但其薄弱环节较易受到破坏，且通常为关键部位，而对这些薄弱部位的动力分析较少。因此，本文结合工程实例，对隧道紧急停车带与主洞交叉处这一典型薄弱部位进行三维地震动力响应特点及其抗震性能分析，为高烈度地震区

4、隧道薄图1主洞紧急停车带横断面(单位：cm)弱部位抗减震设计提供参考。1工程概况2动力响应分析云南保腾高速公路勐连隧道为分离式双线隧道，2．1计算模型及计算参数单洞双车道，隧道长I805m。隧道穿越低山、中山区，三维有限元计算模型计算范围(底×宽×高)为该区地形切割较深，地势较陡峻，地形复杂，沟谷纵横。100m×100m×150m，划分单元21266个，划分节点围岩等级为Ⅳ级，隧道区抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基28276个。边界条件为：在底面、侧边设置黏一弹性人工边界，上表面为自由边界。收稿日期：2013-09—26；修回日

5、期：201312—26围岩材料特性按均质弹塑性材料考虑，采用D．P基金项目：重庆市教委科研项目(KJ130408)；重庆交通大学交通行业重屈服准则，材料物理力学参数见表1。地震波采用点实验室开放基金项目(CQSLBFY096)E1一Centro加速度波。计算分析只施加水平方向动力作者简介：陈林杰(1979一)，男，江西丰城人，讲师，博士研究生。激励。铁道建筑July，2014由图5、表5～表7可以看出，在同一断面上，拱顶参考文献和拱底的应力较小，拱脚、边墙应力较大。比较三种结构同一高程部位的应力，可以明显看出，左侧(断面没

6、[1]中华人民共和国交通部．JTGD70-2004公路隧道设计有突变)主洞应力较小；右侧(断面有突变)主洞应力规范[s]．北京：人民交通出版社，2004．[2]THOMSR，KUESELF．Earthquakedesigncriteriaforsubways变大。比较纵向应力可以看出，拱顶、拱底(断面突变[J]．JournaloftheStructuralDivisionProceedingsofthe面积较小处)变化较小；拱脚、边墙(断面突变面积较AmericanSocietyofCivilEngineers，1969(

7、6)：1213—1231．大处)变化较大，主洞一侧向端头墙方向增加达34％[3]高峰，关宝树．深圳地铁地震反应分析[J]．西南交通大学停车带一侧向端头墙方向减小28％。这进一步说明学报，2001，36(4)：353—359．断面的突然增大对主洞的影响较大，而端头墙有利于[4]张玉娥，白宝鸿，张耀辉，等．地铁区间隧道震害特点、震害改善紧急停车带的抗震性能。分析方法及减震措施的探讨[J]．振动与冲击，2004，22(1)：70—74．4结论及建议[5]王明年．高地震区地下结构减震技术原理的研究[D]．成1)在地震荷载作用下，紧

8、急停车带与主洞交叉处都：西南交通大学，1996．位移增大、应力集中，为隧道抗震的薄弱部位。[6]林皋，梁青槐．地下结构的抗震设计[J]．土木工程学报，2)端头墙为交叉处的最不利结构物。在地震荷1996，29(1)：15—24．[7]杨林德，杨超，季倩倩，等．地铁车站的振动台试验与地震载作用下，端头墙以一