[实用新型]双向地震作用下浅埋软土电力隧道的动力响应模型装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力管线布置的研究，尤其是涉及一种双向地震作用下浅埋软土电力隧道的动力响应模型装置。

背景技术

作为城市生命线的电力管线是城市供电系统的重要组成部分，在维系现代城市与区域经济功能方面发挥着巨大的作用。对地下管线的抗震研究最早是Newmark从1967年开始的。Takada采用传递矩阵法对管线进行了拟静态分析，同时考虑了接头的非线性和土与管线之间的滑移。但地震荷载是动荷载，用拟静态方法研究与实际还是有差距。Ariman和Muleski等提出了圆柱壳理论，假定管道为弹性各向同性的薄圆柱壳。Datta等采用圆柱壳模型对半无限空间和无限空间中管道进行了系统分析。王海波和林皋采用边界元方法求解了半无限弹性介质中土与管线动力相互作用。徐植信采用解析法进行了具有保护层的管道对体波的反应。梁建文借助于半无限空间动力问题的基本解来求解土与管线的动力相互作用。何玉敖和梁建文采用表面波理论求解了成层半无限空间中管网的地震反应。

以上研究均是将土体作用弹性介质来进行研究的，没有考虑土体中孔隙水的影响。事实上，饱和软土地基的动力特性与弹性介质的特性相差很大。因此采用弹性介质来模拟饱和软土是不合适的。并且目前的研究中以二维分析为主，缺乏三维分析。

地震灾害实例调查表明，水平地震动是造成隧道结构破坏的主要原因，竖直地震动会使结构产生很大的拉应力，导致钢筋混凝土结构拉伸破坏。所以在电力隧道结构地震响应分析中，考虑水平和竖直双向地震荷载耦合后，地震波模拟更真实，计算结果更合理。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单，检测准确的双向地震作用下浅埋软土电力隧道的动力响应模型装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种双向地震作用下浅埋软土电力隧道的动力响应模型装置，其特征在于，包括箱体、由下至上依次设置在箱体的粉质粘土层、淤泥质粘土层和填土层，设置在粉质粘土层与淤泥质粘土层之间的电力隧道，该电力隧道上设有位移监测传感器。

所述的电力隧道同一剖面上设有5个位移监测传感器，分别设置在拱顶、拱底、边中和上下拱肩处。

所述的电力隧道上至少三个剖面处设有位移监测传感器。

与现有技术相比，本实用新型建立了软土地区电力隧道的三维弹塑性模型，考虑了流固耦合和软土的应变软化特性，对水平、竖直地震动耦合作用下隧道结构的地震响应进行了分析，结构简单，检测准确。

附图说明

图1为实用新型的结构示意图；

图2为隧道剖面选择示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种双向地震作用下浅埋软土电力隧道的动力响应模型装置，包括箱体1、由下至上依次设置在箱体的粉质粘土层2、淤泥质粘土层3和填土层4，设置在粉质粘土层与淤泥质粘土层之间的电力隧道5，该电力隧道上设有位移监测传感器。

所述的电力隧道同一剖面上设有5个位移监测传感器，分别设置在拱顶A、拱底E、边中C和上拱肩B、下拱肩D处。

所述的电力隧道上三个剖面处(51、52、53)设有位移监测传感器，如图2所示。

对3个剖面的5个典型点处的最大主应力、正应力进行监测，结果如表1所示：剖面3顶部A点剪应力最大值-1.00E+05Pa。由表2可知上拱肩B、下拱肩D和拱底E点的正应力较大，剖面51隧道下部E点的主应力峰值大于剖面53E点的主应力峰值，而上部监测点A的主应力峰值均小于剖面53A点的主应力峰值；剖面52上各监测点的各主应力均大于剖面53上各监测点的主应力峰值。第一、三主应力最大值均发生在剖面51的E点，即隧道底部。

对上述各点进行时程监测，可知，剪应力随时间一直在增大，第一、第三主应力均随时间的增长而减小。

隧道结构的应力主要是由其本身的相对位移决定的；三个剖面上底部E点的三个主应力均大于顶部A点的三个主应力。可能是由于隧道中部正好处于两地层的接触面，下部的土层体积模量及剪切模量均大于上部土体所致。

表1 3个剖面各点加速度分量统计表(单位：m/s²)