隧 道 振 动 台 模 型 试 验 的 相 似 关 系
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基金项目交通运输部西部交通建设科技项目
作者简介郑升宝 男山东安丘人博士研究生高级工程师主要从事隧道抗震及勘察设计方面的研究 E mailzhengsbao
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郑升宝
蒋树屏
王晓雯
林志
重庆交通大学重庆 重庆交通科研设计院重庆 重庆市交通规划勘察设计院重庆
摘要以嘎隆拉隧道振动台模型试验为例在模型试验相似理论的基础上对隧道振动台试验相似关系进行了研究
用方程分析法和量纲分析法推导了模型试验相似准则实现了模型试验几何条件边界条件荷载及材料的相似
将其应用于隧道振动台动力模型试验建立了有限元模型从加速度时程曲线频谱特性加速度放大系数破坏现
象等方面与试验进行了对比 结果表明试验结果与计算结果比较相符破坏现象和破坏部位基本相似说明本次
相似关系的拟定是合理的
关键词隧道相似理论动态相似关系振动台模型试验
中图分类号U
文献标志码A 文章编号
Similarity Relation in Tunnel Shaking Table Model Test
ZHENG Shengbao
JIANG Shuping
WANG Xiaowen
LIN Zhi
Chongqing Jiaotong University Chongqing China Chongqing Communications Research and Design Institute
Chongqing China Chongqing Communications Planning Survey & Design Institute Chongqing China
Abstract Taking Galongla tunnel shaking table model test as an example similarity relation was studied on the basis of
similarity theoryThe model test similarity criterion was deduced through equation analysis and dimensional analysisThe
similarity of geometric conditions boundary conditions loads and materials was simulated in the table testFinite element
model was established and comparison was made from the perspective of the curve of acceleration time spectrum feature
coefficient of acceleration and failureThe results of the tests coincided highly with calculation results the failure phenome
na and location also agreed well which indicated that the simulation relation was reasonable for the model
Key words tunnel similarity dynamic similitude relationship shaking table model test
由于围岩材料的本构模型和本构参数等许多问
题还没有很好的得到解决隧道在强震作用下发生
震害的裂缝部位裂缝走向以及裂缝的扩展范围等
不同作者通过有限元程序分析的结果仍有很大不
同 因此结构振动台模型试验是研究结构地震破坏
机理和破坏模式评价结构整体抗震能力和衡量减
隔震效果的重要手段和方法 然而受结构尺寸振
动台尺寸和承载能力试验时间和经费等的限制缩
尺模型试验得到了广泛的应用
笔者以嘎隆拉
隧道为例探讨了原型与试验模型的相似关系为嘎
隆拉隧道振动台模型试验打下了基础
嘎隆拉隧道长度为 km对于嘎隆拉隧道进
洞口段的物理模拟范围纵向取 VK VK
长 m 隧道 最 大 埋深 m 仰拱 下 取
m高程范围 m共 m 根据已确
定的模拟范围按照几何相似比 进行缩放把
围 岩 相 似 材 料 及 隧 道 衬 砌 模 型 等 放 置 于 一 个
m m m 的模型箱之中通过振动
台对模型箱施加地震波荷载并通过模型箱把模拟
地震动传递给围岩相似材料和隧道衬砌模型以便
达到模拟隧道地震动力反应的目的
试验在重庆交通科研设计院结构动力实验室进
行采用德国 SCHENCK 公司生产的两向四自由度
电液伺服驱动地震模拟振动台该振动台台面尺寸
为 m m最大载重 t工作频率为
Hz 台面最 大加速度值为水平向 g 竖向
g
1相似理论及相似判据
模型试验的相似理论是指模型上重现的物理现
象应与原型相似即要求模型材料模型几何形状和