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立体交叉隧道结构地震动力响应特性及其相互影响规律振动台试验及数值仿真研究

2019-10-21彭立敏雷明锋施成华李玉峰

振动与冲击 2019年19期

刘 聪, 彭立敏, 雷明锋,2, 施成华, 李玉峰,3

(1.中南大学 土木工程学院,长沙 410075;2.中南大学 重载铁路工程结构教育部重点实验室,长沙 410075;3.中国建筑第五工程局有限公司,长沙 410004)

在我国大力发展交通基础设施和开发利用地下空间的背景下,不可避免地会出现大量的地下结构立体交叉现象,如东北东部铁路通道在新建过程中,产生了多座立体交叉隧道,仅前阳至庄河段就有7座,交叉隧道的净距最小仅有2.7 m[1]。地下结构向来被认为是一种抗震性能相对优良的结构[2],但在日本7.2级阪神大地震、台湾7.6级集集地震、2008年8.0级汶川地震等多次地震中,众多山岭隧道及地铁盾构隧道均遭受了不同程度的破坏[3-5],学者们对强震下隧道结构的震害特性及规律也有了新的认识[6]。

在数值仿真方面,王国波等[7]研究了交叉角度对于立体交叉隧道抗震性能的影响,其结果表明两隧道垂直交叉优于平行重叠。陈磊等[8]探讨了立体交叉隧道的地震响应,结果表明下穿隧道的最大地震加速度大于上跨隧道相应部位,且相邻隧道的存在减小了隧道交叉部位的应力,Chen等[9]对隧道与横通道交叉部位的地震动力特性展开了相关研究,并指出交叉部位由于刚度不连续,结构形式差异显著,导致其抗震性能较为薄弱,在高烈度地震区应加强抗震设计。

在试验研究方面,Tao等[10]针对地铁车站与下穿矩形隧道所成立体交叉结构的地震响应问题,采用单向地震波加载展开振动台试验研究,认为下穿矩形隧道的存在,减小了上部车站的地震响应,而实际地震波是多向的,多向地震波在立体交叉隧道之间将产生更为复杂的反射、衍射现象,其对立体交叉结构的影响有待进一步的试验研究。……

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