新型地震响应模型实验箱动力实验特性研究

摘要

随着经济社会的发展，我国隧道的建设数量快速增长，由于我国地处太平洋地震带和欧亚大陆地震带之间，地震发生频率高，因此，隧道的结构抗震设计日益受到重视。因为隧道结构多埋在岩土体之中，所以，在进行实验的过程中，不仅需要模拟结构本身，同时还应模拟周边地层，因此，便需要在振动台上增设模型实验箱以起到传递地震波到结构的作用。长期以来，国内外学者对模型实验箱进行了大量的研究工作，然而现有模型箱均很难完全真实地模拟地震中土体的情况。因此，优化模型实验箱设计的任务迫在眉睫，使隧道抗震研究更加符合实际。 本文依托高铁联合基金重点项目《高速铁路隧道服役行为及安全风险控制研究》（U1434206），通过调查研究和模型实验的方法，总结了隧道地震响应规律，简述了一种新型动静耦合模型实验箱的设计原则与设计方案，并与传统刚性模型实验箱进行了对比实验，经过实验结果的处理分析，认为新型动静耦合模型实验箱在动力实验中的响应特性与稳定性较传统刚性箱有明显优势，可以更加真实的模拟地下结构在地震中的响应特性。基本结论如下： （1）新型箱中土体的加速度变化规律与真实情况一致，可以真实有效地反应地层在地震中的加速度响应特性。 （2）新型箱对箱体侧壁结构的重新设计有效地改善了现有模型箱普遍存在的边界效应问题，在对照实验中表现出了突出优势。在地震波的加载中，新型箱的加速度放大系数稳定性远高于刚性箱。 （3）新型箱通过侧壁铰接、设置弹簧、使用刚度较大的材料等措施，有效的改善了刚性箱的缺点，能够更好的模拟竖直方向上地震波传播的放大效应的差异性。

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