离心机振动试验研究地震作用下的隧道隔离层机制

离心机振动试验研究地震作用下的隧道隔离层机制(中文7000字,英文PDF)
摘要：隔离层是提高地震作用下的隧道安全的措施之一，其在地震作用下的响应受到许多因素的影响，例如隧道的形状，隔离层的刚度以及输入地震动的特征等。然而，现有的对于这些参量对隔离层的抗震性能影响的认识还缺乏实验数据的支持。本篇论文聚焦于隔离层的机理，特别是输入运动的频率在外表面有隔离层的方形隧道抗震性能的效能。离心机振动试验在将隔离层视作地震抵抗措施的模拟隧道上执行，同时使用不同频率正弦波的输入地震动。实际记录的地震动，放大到大约15g的峰值加速度，作为底部输入的激励，以验证其效果。由于模型材料（铝合金）与原型结构材料（混凝土）的不同，相似的挠曲变形规则和相似的轴向变形规则并不能够同时满足。鉴于横截面力矩是影响动荷载作用下隧道安全的主要因素之一，相似的挠曲变形规则运用到模型上是可以接受的。结果表明在外表面有隔离层的隧道的弯曲应力低于没有隔离层的隧道，这表明隔离层对于降低弯矩，特别是拐角处的弯矩有积极作用。除此以外，隔离层对于隧道的加速度反应的频率成分几乎没有影响。此研究阐明了隔离层的缓冲减震作用机理，这也被证明是提高在地震中隧道安全的一种有效方法。