检索结果-南通市图书馆

作者：刘霞贵州大学

学位级别：硕士

随着“西部大开发”、“脱贫攻坚”、“交通强国”等国家战略的实施,高速公路建设迅猛发展,钻爆法作为目前隧道施工的主要方法,具有经济高效的优点,但由于断层、层理等结构面对爆炸应力波的传播和衰减具有显著影响,隧道爆破时易产生超欠... 详细信息

随着“西部大开发”、“脱贫攻坚”、“交通强国”等国家战略的实施,高速公路建设迅猛发展,钻爆法作为目前隧道施工的主要方法,具有经济高效的优点,但由于断层、层理等结构面对爆炸应力波的传播和衰减具有显著影响,隧道爆破时易产生超欠挖,隧道轮廓成型质量差,导致传统爆破参数设计无法满足断层严重、节理发育山区隧道的安全高效建造需求。合理的周边孔爆破参数设计是降低保留岩体损伤、减少超挖与取得良好光面爆破效果的有效方法,因此,迫切需要提出适用于层理隧道爆破施工的新方法。本文以贵州省雷山至榕江高速公路白竹山隧道为工程背景,通过现场钻芯取样,开展了静力学试验和冲击动力学试验,获取了板岩的力学参数,提出了层理作用下的周边孔孔距计算方法,优化了周边孔孔网布设与装药结构,借助ANSYS/LS-DYNA软件建立了不同层理倾角板岩隧道数值模型,分析了围岩损伤,并开展了现场爆破试验,验证了该方法的科学性。本文的主要研究内容如下:(1)基于损伤力学理论和岩石爆破能量分布理论,分析了应力波的传播与衰减规律、岩石损伤本构模型以及围岩损伤评价指标,探讨了周边孔爆破效果的影响因素与控制措施,推导了层理作用下的周边孔孔距计算表达式,计算了不同层理倾角板岩隧道的周边孔孔距。(2)现场钻芯取样,开展了单轴压缩试验、三轴压缩试验以及巴西劈裂试验,得到了不同层理倾角板岩的力学参数;结合高速摄影仪开展了动态冲击压缩(SHPB)试验,分析了不同层理角度板岩在动态冲击荷载作用下的破坏形态及耗能原理规律,计算了不同层理倾角板岩的HJC本构模型参数,为数值模拟提供参数支撑。(3)利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了有层理和无层理隧道爆破模型,分析了层理对应力波传播的影响规律;建立了半径为R的单孔爆破模型,得出了与粉碎区、裂隙区、弹性区对应损伤变量D的取值范围;建立了不同层理倾角板岩隧道(0°、30°、45°、60°、90°)爆破数值模型,研究了不同层理倾角板岩隧道爆破保留岩体的损伤特征,优化了不同层理倾角板岩隧道的周边孔孔网布设与装药结构。(4)在白竹山隧道研究段开展了现场爆破试验,利用全站仪测量了上台阶各部位的超欠挖情况,现场均为超挖,无欠挖情况,平均超挖厚度控制在20 cm以内,爆破效果较好;开展了声波损伤监测、爆破振动监测,结果表明:孔深超过3.5 m时,声波波速变化量在10%以内,不会对新生掌子面产生损伤,爆破振动最大振速为0.58 cm/s,满足衬砌振速安全允许标准。

关键词：板岩隧道隧道爆破围岩损伤应力波传播数值模拟

清水自密实混凝土性能影响因素与制备工艺研究

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清水自密实混凝土性能影响因素与制备工艺研究

作者：黄柯宇贵州大学

学位级别：硕士

清水自密实混凝土是一种新型的绿色混凝土,不仅具有自密实混凝土大流动性、自填充性的特点,还具有清水混凝土一次成型,不需要做任何装饰的特点,因此清水自密实混凝土受到越来越多工程建设者的青睐。本文为探明清水自密实混凝土性能的影... 详细信息

清水自密实混凝土是一种新型的绿色混凝土,不仅具有自密实混凝土大流动性、自填充性的特点,还具有清水混凝土一次成型,不需要做任何装饰的特点,因此清水自密实混凝土受到越来越多工程建设者的青睐。本文为探明清水自密实混凝土性能的影响因素,以清水自密实混凝土的制备为中心,将试验研究与理论分析相结合,对清水自密实混凝土的工作性能、力学性能、表观性能及制备工艺进行了试验研究,结果表明:(1)基础因素对清水自密实混凝土性能的影响规律主要表现为:砂率和水胶比的改变对混凝土拌合物的流动性有显著影响,而胶砂比对混凝土拌合物的流动性无显著影响,当砂率为48%、水胶比为0.44、胶砂比为0.58时,混凝土拌合物的流动性最佳;胶砂比的改变对清水自密实混凝土的7d抗压强度有显著影响,砂率和水胶比对清水自密实混凝土的7d抗压强度无显著影响,在最佳试验条件下,砂率最佳配比是50%,水胶比最佳比例为0.36。(2)掺合料对清水自密实混凝土性能的影响规律主要表现为:随着粉煤灰掺量的增大,混凝土拌合物的流动性先增后减,混凝土7d和28d的抗压强度均呈由高到低的趋势,当粉煤灰掺量在10%时,混凝土的抗压强度和抗折强度最大;随着硅灰掺量的增大,混凝土拌合物的流动性呈不断下降的趋势,7d和28d的抗压强度和抗折强度均呈上升趋势,当硅灰掺量达到30%时,其强度均达到最大值;随着矿渣粉掺量的增大,混凝土拌合物的流动性呈不断上升的趋势,7d和28d的抗压强度和抗折强度均呈下降趋势,当矿渣粉掺量达到10%时,其强度均达到最大值。(3)聚羧酸减水剂与消泡剂和引气剂的三元复配,能够有效的改善混凝土内部的孔隙结构,使混凝土气泡质量达到最佳状态,从而提高了混凝土的各项性能。其中,当消泡剂掺量为0.50‰,引气剂掺量为0.16‰时,清水自密实混凝土工作性能最佳;当引气剂掺量在0.05%～0.10%间,消泡剂掺量在0.50%～0.70%间时,混凝土既满足抗压强度设计要求且影响较小;当消泡剂掺量为0.50‰,引气剂掺量为0.10‰时,混凝土表面的孔径分布和大小均为最佳状态。

关键词：清水自密实混凝土工作性能力学性能表观质量外加剂复配工艺

巨厚煤层隧道安全高效穿越围岩稳定性分析与控制

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巨厚煤层隧道安全高效穿越围岩稳定性分析与控制

作者：李晋贵州大学

学位级别：硕士

随着交通强国战略的进一步推进,我国的高速公路、高速铁路、城市轨道等基础设施建设进入飞速发展时期。西部地区作为交通建设重点区域,以山地丘陵为主,隧道工程建设数量日益增加,而煤系地层广泛分布于西部山区,是隧道建设过程中常遇不... 详细信息

随着交通强国战略的进一步推进,我国的高速公路、高速铁路、城市轨道等基础设施建设进入飞速发展时期。西部地区作为交通建设重点区域,以山地丘陵为主,隧道工程建设数量日益增加,而煤系地层广泛分布于西部山区,是隧道建设过程中常遇不良地质条件之一,容易出现围岩大变形及瓦斯突出、爆炸等灾害。因此,如何确保隧道安全高效穿越煤系地层是值得深入系统性研究的。本文以贵州正习高速天城坝隧道为工程依托,结合理论分析、数值模拟、模型试验及现场监测等方法,对巨厚煤层隧道安全高效穿越开展了系统性研究,主要研究内容及成果如下:(1)总结了煤岩的物理力学特性及破坏特征,基于煤力学、弹性力学、岩石力学及材料力学理论,简化了煤层交界面力学模型,提出了考虑瓦斯强度的围岩大变形预测公式,明晰了围岩变形的三个阶段:挤压变形阶段,压剪变形阶段和剪切滑移阶段。(2)通过FLAC 3D软件建立了煤层岩体隧道三维数值计算模型,研究了煤层厚度、倾角及施工工法对隧道围岩位移、应力、支护内力及塑性区的影响。结果表明:围岩竖向与水平位移、围岩应力与支护内力、塑性区面积的最大值与煤层厚度呈正相关,与煤层倾角呈负相关;对比研究隧道施工工法后发现,三台阶预留核心土对围岩扰动更小,更适用于巨厚煤层隧道安全高效开挖,有利于隧道结构稳定。(3)开展了巨厚煤层隧道室内开挖模型试验,通过相似理论确定了符合围岩及煤层的相似比,研究了不同开挖工法下围岩应力、位移及初期支护内力变化特征的影响规律。结果表明:隧道开挖至煤层截面时,围岩应力、位移及初期支护内力达到最大值,且三台阶预留核心土法煤层截面围岩应力、位移及初期支护内力最大值小于三台阶法,减少对周边围岩产生扰动。(4)结合数值模拟与模型试验开挖结果可知,三台阶预留核心土法更适用巨厚煤层隧道安全高效开挖,对此开展了现场应用及监测,同时为进一步确保隧道结构安全,巨厚煤层段采用了管棚法与小导管径向注浆的组合式支护形式对围岩进行加固。由现场监测数据可知,围岩的变形在安全规定范围内,确保了隧道支护结构的安全,有效控制了隧道施工对周边围岩的扰动,实现了巨厚煤层隧道的高效安全穿越。

关键词：巨厚煤层隧道围岩稳定理论分析数值模拟模型试验工程应用

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基于神经网络的型钢混凝土结构可靠度研究

基于神经网络的型钢混凝土结构可靠度研究

作者：徐跃生贵州大学

学位级别：硕士

本文以结构可靠性理论作为基础,结合《组合结构设计规范》(JGJ138-2016)的要求,针对结构可靠度传统分析方法在对结构整体分析时功能函数是隐性函数和非线性函数时无法计算的问题,使用神经网络与传统可靠度相结合的方法计算隐性功能函数... 详细信息

本文以结构可靠性理论作为基础,结合《组合结构设计规范》(JGJ138-2016)的要求,针对结构可靠度传统分析方法在对结构整体分析时功能函数是隐性函数和非线性函数时无法计算的问题,使用神经网络与传统可靠度相结合的方法计算隐性功能函数无法拟合的问题。本文开展了以下工作:(1)利用定义法、蒙特卡洛法、基于神经网络的蒙特卡洛法、基于神经网络的一次二阶矩法,基于神经网络的二次二阶矩法分别对单层单跨刚架的可靠度进行计算,验证本文所使用的方法的有效性,为进一步的可靠度分析做准备。(2)分析型钢混凝土柱的破坏影响因素及概率分布,建立型钢混凝土柱偏心受压抗震承载力破坏极限状态方程,使用不同算法进行计算,分析各算法的可靠度误差值,对每种算法的优缺点进行总结。(3)分析型钢混凝土梁的破坏影响因素及概率分布,建立型钢混凝土梁受剪和受弯抗震承载力破坏极限状态方程,建立预应力大跨混凝土梁的跨中挠度方程,比较不同算法的精度误差。(4)通过软件PKPM和SAUSAGE对贵州省图书馆异地扩建项目暨贵阳市少年儿童图书馆项目简化模型分别进行反应谱分析和弹塑性分析,分别对结构的整体承载力和变形能力的可靠度进行计算,比较梁柱混凝土强度、构件的截面尺寸、构件的含钢率、水平地震变异系数对结构整体可靠度的影响。

关键词：神经网络型钢混凝土结构结构可靠度二阶二次矩法

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大断面隧道在爆破作用下的动力响应特性研究

大断面隧道在爆破作用下的动力响应特性研究

作者：娄乾星贵州大学

学位级别：硕士

随着我国经济的不断发展,交通运输量也在不断增大,传统小断面隧道已无法满足公路运输的需求。近年来修建的公路隧道中,三车道、四车道等大断面隧道不断涌现,其地质条件复杂,对隧道的安全高效施工要求越来越高。钻爆法具有经济高效的优点... 详细信息

随着我国经济的不断发展,交通运输量也在不断增大,传统小断面隧道已无法满足公路运输的需求。近年来修建的公路隧道中,三车道、四车道等大断面隧道不断涌现,其地质条件复杂,对隧道的安全高效施工要求越来越高。钻爆法具有经济高效的优点,在大断面隧道掘进中广泛使用,隧道爆破开挖过程中,保留岩体的稳定性以及支护结构的动力响应特征始终是工程建设的主要关注点。为探究大断面隧道爆破过程中围岩与支护结构的动力响应特征,基于大断面隧道减孔爆破理论与方法,采用理论分析、室内试验、数值模拟与现场试验相结合的方法,分析大断面隧道爆破的应力波传播规律以及围岩和支护结构的损伤特征,提出大断面隧道的最优爆破方案。研究结果表明:(1)提出了大断面隧道减孔爆破理论与方法,将楔形掏槽孔最大限度向外推,减少了钻孔数量;给出了楔形掏槽孔最佳布设位置和最优布设角度的计算方法,建立了声波波速变化率与损伤度之间的关系式,推导了峰值振动速度与损伤度之间的函数表达式,为大断面隧道爆破动力效应分析提供了理论依据。(2)开展了单轴压缩试验、三轴压缩试验和巴西劈裂试验,得到了石灰岩的静力学参数;开展了动态冲击压缩试验(SHPB),得到了石灰岩的动力学参数;结合“二波法”分析了石灰岩的动态力学特性。(3)基于静力学和动力学试验结果,确定了Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型参数;采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了大断面隧道减孔爆破三维数值分析模型,研究了不同位置岩体的动力响应特征;基于峰值振动速度(PPV)和损伤变量D的关系曲线,得出了损伤深度和峰值振动速度的关系,确定了保留岩体损伤时的临界PPV值。(4)采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了隧道支护结构振动响应三维数值分析模型,研究了大断面隧道支护结构在爆破作用下的应力分布规律与振动响应特征;采用萨道夫斯基经验公式对爆破峰值振动速度进行了拟合,得出了隧道断面不同位置的峰值振动速度衰减规律。(5)结合理论分析和数值模拟结果,开展了现场爆破试验,进行了声波监测和爆破振动监测,得出了隧道二次衬砌的最小安全距离,为类似大断面隧道支护结构安全距离的确定提供参考。

关键词：大断面隧道爆破 SHPB试验动力响应岩体损伤

基于振型变化和BP神经网络的桁架式架桥机主梁结构损伤识别研究

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基于振型变化和BP神经网络的桁架式架桥机主梁结构损伤识别研究

作者：姜远坤贵州大学

学位级别：硕士

桁架式公路架桥机是一种现代化土木工程施工中的起重运输机械设备,在交通运输行业具有不可或缺的作用,既可以降低施工人员的劳动强度,又能够提高桥梁架设效率,同时桁架式公路架桥机的安全问题也引起了社会界的广泛关注。由于其经常面临... 详细信息

桁架式公路架桥机是一种现代化土木工程施工中的起重运输机械设备,在交通运输行业具有不可或缺的作用,既可以降低施工人员的劳动强度,又能够提高桥梁架设效率,同时桁架式公路架桥机的安全问题也引起了社会界的广泛关注。由于其经常面临转场作业、复杂施工环境、人工维修检测不及时等条件,导致架桥机出现主要构件腐朽,钢板开裂,螺栓松动等损伤现象而不被发现,一旦施工将极有可能给人民群众的生命财产带来巨大的损失。虽然不少学者在结构损伤识别研究的领域取得了很多方面的突破,但是针对桁架式公路架桥机主梁结构损伤识别研究仍处于攻坚克难阶段,鉴于此,本文重点对桁架式公路架桥机主梁结构的损伤识别进行研究,主要内容如下:(1)分析架桥机在未来土木工程领域的作用,总结架桥机施工事故,归纳主流损伤识别方法对主梁结构的适用性,在此基础上发现目前对桁架式架桥机主梁结构损伤识别研究仍处于攻坚克难阶段,结合桁架式架桥机的作业特点,选择了基于振型变化和BP神经网络的损伤识别方法来研究桁架式架桥机主梁结构。(2)以有限元理论为基础,采用单元刚度折减的方式,运用ANSYS软件建立不同损伤工况的主梁结构参数化模型。模拟未作业状态的架桥机主梁结构,对其不同工况的桁架式主梁结构进行模态分析并得到其频率和振型,研究主梁结构损伤对频率和振型的影响规律。模拟作业状态的架桥机主梁结构,对其不同工况的模型进行瞬态分析,提取主梁结构29单元右节点的结构响应参数(位移和速度),对比不同损伤工况下的结构响应参数,研究主梁结构损伤对位移响应和速度响应的影响规律。(3)针对未作业状态三角桁架式架桥机主梁结构损伤识别问题,依托JQG160t-40m桁架式架桥机的大跨度工况,并提取该架桥机主梁结构在12种工况下各单元的模态参数,利用Matlab计算每个单元的第一阶模态应变能变化率,验证了该方法的有效性和正确性,检验单元模态应变能变化率法应用于桁架式公路架桥机主梁结构的损伤定位效果和损伤程度估算效果。(4)针对未作业状态三角桁架式架桥机主梁结构损伤识别问题,以模拟的桁架式架桥机结构主梁上的12种损伤工况为基础,提取并计算12种不同工况下的振型模态差值曲率,以第一阶振型模态差值曲率损伤指标对损伤进行识别,并通过多次曲线拟合计算大致损伤程度,检验振型差值曲率法应用于桁架式桥机主梁结构的损伤定位效果和损伤程度估算效果。(5)针对作业状态三角桁架式架桥机主梁结构损伤识别问题,选取大跨度吊梁工况进行数值模拟,模拟了主梁结构上弦杆单处、两处及三处损伤位置和不同的损伤程度,采用单隐层网络,将节点最大位移的改变率作为BP神经网络的输入。通过对测试结果的统计分析得出,训练后的网络能够对处于作业状态的主梁结构做出准确的损伤预测,能够同时识别损伤的位置和程度。(6)针对两种作业状态的三角桁架式公路架桥机主梁结构损伤检测,提出基于振型变化和BP神经网络损伤识别方法的实施策略,实施策略分为未作业状态桁架式架桥机主梁结构和作业状态桁架式架桥机主梁结构,并详细给出两个作业状态的具体实施策略,其中处于作业状态的架桥机,利用现场监测的数据和有限元仿真计算对比,验证了单元节点最大位移—BP神经网络损伤识别方法应用于桁架式公路架桥机动态损伤识别的可行性。

关键词：桁架式架桥机主梁结构损伤识别模态应变能变化率振型差值曲率神经网络

大断面隧道爆破振动灾害多指标联动防控技术研究

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大断面隧道爆破振动灾害多指标联动防控技术研究

作者：贾健贵州大学

学位级别：硕士

随着我国社会经济的发展,以及一带一路和新基础设施建设的不断推进,大断面隧道建设工程数量越来越多。钻爆法具有经济高效的优点,仍然是目前我国公路隧道和地下空间等硬岩开挖最常用的施工方法,但在钻爆法施工过程中,爆破振动灾害防控... 详细信息

随着我国社会经济的发展,以及一带一路和新基础设施建设的不断推进,大断面隧道建设工程数量越来越多。钻爆法具有经济高效的优点,仍然是目前我国公路隧道和地下空间等硬岩开挖最常用的施工方法,但在钻爆法施工过程中,爆破振动灾害防控始终是制约大断面隧道安全高效爆破的技术难题。爆破振动导致新浇筑混凝土脱落、支护结构开裂甚至倒塌,对隧道后期运维埋下重大安全隐患,现有降振技术以控制振动幅值强度和主频为主,考虑振动持续时间和单段起爆最大药量进行联动控制可以有效提升爆破振动灾害防控的效果。因此,本文以重庆铜梁至四川安岳高速的巴岳山隧道为工程依托,采用理论分析、室内实验、数值模拟和现场实验相结合的方法,开展大断面隧道爆破振动灾害多指标联动防控技术研究,主要研究工作如下:(1)基于爆破振动波的传播规律,讨论了爆破振动波的形成过程及分类,分析了爆破荷载作用下隧道支护结构的动力学响应特性;结合弹性波传播规律,讨论了爆破振动波的叠加增强和干扰相消机理,分析了大断面隧道群孔延期起爆间隔时间的计算方法。(2)建立了三轴压缩和动态冲击荷载作用下板岩的横观各向同性损伤本构模型,基于TAJW-2000微机控制电液伺服三轴实验系统和分离式霍普金森压杆系统开展了板岩试件的静动力学实验,为数值模拟参数确定、保留岩体损伤分析及隧道现场爆破参数设计提供基础数据。(3)基于毫秒延时起爆减振机理,综合考虑单段起爆最大药量、振速、频率和持续时间四个因素的影响,提出了大断面隧道多级楔形掏槽减孔布设方法、多指标防控技术以及爆破振动安全判据,减少炮孔布设数量、优化爆破参数,实现了大断面隧道的安全高效穿越。(4)采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了大断面隧道上台阶爆破数值模型,分析了开挖断面的爆破效果及损伤特性,讨论了爆破荷载作用下初期支护结构和二次衬砌结构的动力响应规律;开展了大断面隧道上台阶多级楔形掏槽减孔布设方法的现场爆破实验,结合爆破开挖效果和爆破振动监测结果,综合评价了爆破方案的可行性,确定了支护结构到开挖断面的安全距离。

关键词：大断面隧道减孔布设爆破振动安全判据参数优化

复杂条件下软弱破碎带围岩稳定性控制技术研究

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复杂条件下软弱破碎带围岩稳定性控制技术研究

作者：罗毅贵州大学

学位级别：硕士

“一带一路”战略体系促进我国高速公路建设蓬勃发展。近年来,我国高速公路发展模式从浅埋单一转为深埋复杂,建设地点从一马平川到穿山越岭,所遇工程地质也从泾渭分明变为错综复杂。在进行深埋复杂隧道建设过程中,地质构造带、高地应力... 详细信息

“一带一路”战略体系促进我国高速公路建设蓬勃发展。近年来,我国高速公路发展模式从浅埋单一转为深埋复杂,建设地点从一马平川到穿山越岭,所遇工程地质也从泾渭分明变为错综复杂。在进行深埋复杂隧道建设过程中,地质构造带、高地应力、节理裂隙软弱破碎带等复杂地质问题日益突出。本文以遵义市正习高速公路软弱破碎带控制性工程—桃子娅隧道第七合同段为研究对象,将室内试验、理论分析及数值模拟等主要研究方法相结合,对桃子娅隧道软弱破碎带围岩稳定性控制技术进行深入、系统的研究,并形成如下主要成果:(1)确定了隧道第七合同段整体为Ⅳ～Ⅴ级围岩,软弱破碎高地应力段为Ⅴ级加强型围岩;找出了岩土体结构状态、岩体工程性质、地下水、隧道形状和尺寸、支护方法和时间、施工方法及隧道埋深等对隧道围岩稳定性影响较大的因素。(2)采用MTS815电液伺服全应力岩石试验机对岩样开展室内巴西劈裂、常规单轴和三轴加载,获得了软弱破碎带围岩的全应力-应变曲线;通过三轴卸荷试验,模拟了穿越破碎里程段围岩在不同初始围压、不同卸荷速率及路径的开挖条件下,对比分析了两个穿越段岩石不同初始围压下的卸荷力学特性及差异性,探究了卸荷路径和卸荷速率对隧道围岩卸荷变形的影响。(3)采用FLAC分析软件对桃子娅隧道软弱破碎带的围岩稳定性开展数值模拟分析,确定了桃子娅围岩失稳破坏的主要形式;分析了不同支护工况下隧道围压的竖向与水平位移、最大与最小主应力以及塑性区分布规律,验证了现场监测结论的正确性。(4)掌握了隧道洞周水平收敛值均大于拱顶沉降值的变形规律;制定了桃子娅隧道软弱破碎带围岩施工沉降收敛控制基准表;以控制基准表结合大变形判定等级,判定了隧道里程ZK58+550～ZK58+580段为Ⅱ级位移严重沉降及收敛大变形段,判定了其余里程段以Ⅰ级级轻微沉降及收敛大变形段;根据隧道围岩大变形等级判定结果,给出了桃子娅隧道软弱破碎段围岩支护参数建议表。本文以正习高速第七合同段桃子娅隧道穿越软弱破碎带围岩稳定性控制技术为出发点开展研究,理论结合实际,其研究思路、技术路线及研究结果,能为类似工程有一定的借鉴和参考意义。

关键词：公路隧道软弱破碎带围岩稳定性力学试验 FLAC3D 控制基准

基于新型地震动强度指标的RC框架结构地震易损性研究

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基于新型地震动强度指标的RC框架结构地震易损性研究

作者：张渝昊贵州大学

学位级别：硕士

2020年国务院发布了《开展第一次全国自然灾害综合风险普查的通知》,其中地震灾害以及受其影响的人口、房屋等承灾体是重点调查与评估对象。钢筋混凝土框架结构是我国应用广泛的结构类型之一,也是此次调查与评估的重点对象。但是根据汶... 详细信息

2020年国务院发布了《开展第一次全国自然灾害综合风险普查的通知》,其中地震灾害以及受其影响的人口、房屋等承灾体是重点调查与评估对象。钢筋混凝土框架结构是我国应用广泛的结构类型之一,也是此次调查与评估的重点对象。但是根据汶川地震的震害调查,在我国抗震设计规范日趋成熟的背景下,钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下仍出现了局部破坏甚至整体倒塌,造成了人民生命财产的损失。目前增量动力分析(IDA)方法是地震作用下结构非线性分析和抗震性能评估的重要方法,但是基于此方法下的现有地震动强度指标仍然无法全面包含结构和地震信息等特性。在此背景下,发展合理的地震动强度指标表征地震动的不确定性,以及在此前提下对RC框架结构的抗震性能进行有效评估是尤为重要的,这对于RC框架结构抗震加固和防震减灾规划具有重要的理论和实际意义。本文基于性能地震工程与基于性能抗震设计的研究现状下,提出了同时考虑一阶谱加速度、高阶振型和结构周期延长效应的新型地震强度指标基于增量动力分析(IDA)方法,对RC框架结构进行地震易损性分析,主要研究内容如下:(1)根据规范设计了三个RC框架结构,采用Open SEES软件对其进行等效建模;以8层框架结构为例,基于Open SEES和SAUSAGE有限元软件进行模型验证,对两者的前三阶周期进行对比,并对比了罕遇地震作用下的结构动力响应,发现两者的结构响应十分吻合,验证了Open SEES有限元软件建模过程的准确性,并选取国内一组RC框架结构试验对其数值模拟验证。(2)根据现有指标的理论基础上,提出了考虑一阶谱加速度、高阶振型和结构周期延长效应的新型地震强度指标型;根据现有指标文献对高阶振型和结构周期延长效应的系数的研究,提出了5个不同权重系数的新型地震强度指标并基于地震概率需求分析,以最大层间位移角θ作为结构需求参数,确定了指标中系数的最优值;基于非线性时程分析结果,选取S(T)、S和S对新指标进行适用性研究分析,研究表明本文提出的新型地震动强度指标相比其他指标体现出良好的有效性;基于新型地震强度指标S的IDA分析,根据结构各个极限状态对应的新型地震强度参数数值,证明了新型地震动强度指标S具有很好的科学性。(3)采用新型地震动强度指标,基于易损性指数的分析方法,研究了混凝土强度、层数、轴压比和远近地震波对结构地震易损性的影响规律。在相同地震动作用下,随着混凝土强度的增强,易损性指数虽然在逐渐变小但是变化幅度不大,RC框架结构的抗震性能只能小幅度增强;由于建模时规范中轴压比限值的影响,随着层数的增加,易损性指数并未呈现出一定的规律性;随着轴压比的减少即柱截面的增大,易损性指数在不断的降低,RC框架结构的抗震能力得到了显著的提高;近场地震作用下易损性指数要高于远场地震动作用下的易损性指数,近场地震致使结构发生破坏的可能性要远大于远场地震动。

关键词： RC框架结构新型强度指标地震易损性分析易损性指数