超长沉管隧道多点振动台试验模拟与分析

来源：中国血液净化杂志2016年第12期北京时间：

作者：袁勇, 禹海涛, 燕晓, 徐国平, 苏权科

单位：1. 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室, 上海 200092;2. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海 200092;3. 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司, 上海 200092;4. 中交公路规划设计院有限公司, 北京 100088;5. 港珠澳大桥管理局, 广东 珠海 519015

摘要：为研究非一致地震激励下沉管隧道的响应，以在建的港珠澳大桥沉管隧道为背景，基于由4台面振动台组成的线状多功能试验系统，开展了超长沉管隧道的多点振动台模型试验。鉴于超长沉管隧道工程规模和多点振动台试验系统的能力，研究了试验所需土与结构动力相似比关系，设计并制作了节段式模型箱，用于模拟沿隧道轴向的非一致地震动输入。该模型箱由4个主动箱和8个随动箱组成，总长40 m。通过开展离散多点非一致激励空箱振动台试验，验证了通过节段式模型箱将离散多点输入机制转化为连续多点输入机制的可行性。基于室内动三轴试验，测试并确定了最优模型土的配制方案。综合结构惯性力和土-结构相对刚度比的相似分析，通过多种材料比选，最终选用铝合金浇铸件加工模型隧道。试验采用的隧道节段模型尺寸（长×宽×高）为600 mm×375 mm×170 mm，总共98个，隧道模型总长达36.75 m。选用与橡胶力学性质相似的硅胶条模拟隧道管节接头的GINA橡胶止水带。通过一系列工况的多点振动台试验模拟，系统获得了沉管隧道模型的非一致激励地震响应规律。通过多工况试验数据分析，分别得到了场地、隧道管节的加速度和隧道管节接头的变化情况，结构纵向加速度响应数据表明行波效应明显。试验结果表明：在常规设计地震（ODE），最大设计地震（MDE）和罕遇设计地震（RDE）的地震强度下，管节接头的变形量均小于允许值，说明隧道结构处于安全状态。

关键词：隧道工程,沉管隧道,振动台试验,抗震设计,动力响应分析,非一致激励

基金资助：国家自然科学基金项目（51678438，51478343）；“十一五”国家科技支撑计划项目（2011BAG07B01）；上海市科学技术委员会重点支撑项目（16DZ1200302，16DZ1201904）；上海市教育发展基金会晨光计划项目（13CG17）；上海市青年科技启明星计划项目