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    下穿地道结构抗震设计研究

     论文?#25913;?地震分析论文     更新时间2019/4/22 14:53:27   

    摘要详细介绍了用于明挖下穿地道抗震设计分析的反应位移法并以实际工程为例采用该方法对其抗震设计展开了研究和探讨得到了可靠的抗震验算结果

    关键词下穿地道反应位移法抗震分析

    1公路隧道设计细则计算方法

    按照JTGB022013公路工程抗震规范和JTG/TD702010公路隧道设计细则要求隧道的地震荷载效应可按静力法分析计算验算地震荷载工况下的结构强度和稳定性时地震荷载效应作用应与结构自重和土的自重组合[12]隧道的地震作用主要由结构自重产生的地震力洞顶回填?#20102;?#24179;地震土压力荷载洞顶回填土竖向地震土压力荷载和侧边回填?#20102;?#24179;荷载组成公路隧道多采用多心圆衬砌结构隧道拱顶回填土会对侧墙衬砌产生较大的向结构外变形的效应为保证隧道衬砌结构的稳定和限制变形明洞边墙背后回填多采用浆砌片石素混凝土等刚性材料进行基坑回填使其衬砌设计时充分考虑地层弹性抗力?#38469;?#25928;应明挖下穿地道框架段多采用钢筋混凝土矩形框架断面顶板回填土会对侧墙产生向结构外变形的效应较弱同时明挖下穿地道结构都设计有外防水体系及其保护层聚乙烯泡沫板砖砌墙等或采用支护桩结构对基坑开挖作临时支护以致水平向水土压力不能完全有效地作用于侧墙甚?#20102;?#24179;向水土压力无法作用于侧墙的情况也常出现受建设条件限制地道基坑回填往往是采用透水性较好的材料回填土体对侧墙?#38469;?#30456;对较弱且有土体竖向剪切变形荷载采用JTG/TD702010公路隧道设计细则?#20998;?#30340;方法对明挖下穿地道结构作抗震设计分析仅考虑了结构自重产生的地震力洞顶回填?#20102;?#24179;地震土压力荷载洞顶回填土竖向地震土压力荷载和侧边回填?#20102;?#24179;荷载忽略了土体变形对结构侧墙竖向剪力荷载和土体对结构底板水平剪力荷载会造成结果不真实与实际情况偏离较大

    2反应位移法

    反应位移法是以一维土层地震反应效应计算分析为基础条件地下结构在地震中的受力状况和效应主要取决于周边土层的力学性能以及土层形变对结构产生的附加荷载地震发生时土层发生形变所产生的附加荷载直接作用在与土层直接接触的结构四壁上传递方式可理解为地基弹簧形变所产生的荷载以此计算结构受力状况和效应地基弹簧作用是结构与土层间虚拟连接单元其反映了土层刚度与结构刚度的不同采用该方法进行地下结构抗震验算分析时需考虑结构惯性力土层相对结构产生的位移和结构周围土体剪力3种地震荷载效应的相互作用采用该方法进行地下结构地震荷载效应计算时结构与周边土层的连接可视为弹性连接该弹性连接方式仅为受压弹性连接以此作为结构有限元建模分析的边界条件同时考虑结构惯性力土层相对结构产生的位移和结构周围土体剪力3种地震荷载效应的相互作用地基弹簧纵横向刚度可采用地基基床系数计算并考虑地基弹簧纵横向间距的影响地震荷载及土层弹簧刚度的计算取?#31561;?#19979;1底板顶板及侧墙处周边土体剪力地下结构顶板及底板外表面的土体剪力采用反应谱法计算土层位移是通过土层位移?#31561;范?#22303;层应变值并按照力学计算理论?#33539;?#22303;层剪力1结构顶板及底板外表面的土体剪力地震时结构周边土层会发生相对位移由此对土层和结构接触面产生滑动摩擦力即土体剪力可用式1进行计算求解结构沿深度变化的地震土体剪力2结构惯性力结构惯性力按照结构自重乘以设计地震动峰值?#38080;?#24230;计算按照各部位节点的设计地震动峰值?#38080;?#24230;计算结构的水平惯性力并作用于对应的各结构部位节点上见式3

    3工程案例计算分析

    以成?#38469;心?#19979;穿地道结构为例对地道框架段进行抗震设计分析3.1荷载分类1永久荷载隧道结构自重隧道内铺装自重隧道顶覆土压力隧道侧土压力隧道四周水压力2可变荷载城-A级车辆荷载动水压力3地震作用?#21644;?#20307;相对位移地震惯性力土体剪力3.2验算内容对下穿地道结构断面进行E2作用下截面承载能力验算3.3结构抗震计算结果3.3.1结构计算模型框架最大覆土深度1.7m结构计算模?#22270;?#36793;界条件模拟见图2图2结构计算模?#22270;?#36793;界条件模拟3.3.2截面承载能力验算表1所示为地震荷载组合下各构件控制内力配筋和验算结果3.3.3构件变形验算按照GB500112010建筑抗震设计规范2016年版中5.5.1进行变形验算最大弹性层间位移驻ue=4.2mm约[兹e]h=6850550=12.4mm满足要求[兹e]为弹性层间位移角限值取1/550h为计算层高mm抗震验算结果各项指标均满足设计和规范要求且计算结果较好

    4结语

    综上所述该下穿地道已建成通车运营运营以来经历过地震考验下穿地道现运营良好对于明挖下穿地道采用反应位移法计算方法简便计算结论可靠符合实际采用该方法进行地下结构抗震验算是合理的

    作者樊长刚 谢泽龙 单位中国市政工程西南设计研究总院有限公司

    • 参考文献
    学术网?#31456;?500余种种类遍及
    时政文学生活娱乐教育学术等
    诸多门类等进行了详细的介绍

    地震分析论文
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