【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及悬浮桥，特别涉及脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法、系统。
技术介绍
1、悬索桥是目前桥梁工程中应用较多的桥型之一，其通过以高强度抗拉钢丝制成的主缆作为主要承载结构，大大提高了自身的跨越能力。悬索桥主缆的锚固形式主要可以分为自锚式和地锚式。自锚式是将主缆直接锚固在加劲梁上；地锚式分为重力式锚碇和隧道式锚碇两种，重力式锚碇主要利用锚碇体自身重力克服主缆拉力；隧道式锚碇一般是通过在持力层岩层中开挖出一条底面大顶面小的隧道用以浇筑混凝土锚固主缆。隧道式锚碇在成型后与周围岩体一同承担主缆传递来的拉力，并且由于隧道式锚碇自身的夹持效应，相同造价条件下隧道式锚碇可以承担更大的主缆拉力。
2、近年来，越来越多的悬索桥工程采用了隧道式锚碇（简称隧道锚），例如金沙江大桥、重庆鹅公岩大桥、矮寨大桥、四渡河特大桥等等。但是目前隧道锚应用范围却并不广泛，主要原因是隧道锚对其建设范围内围岩的节理性和完整性要求较高，在软岩和具有不良夹层的岩体中使用隧道锚时其安全性无法得到保证，目前隧道锚的设计理论目前也还并不成熟。
3、现阶段对于隧道锚的研究，主要集中在隧道锚与周围岩体相互作用机理、隧道锚周围岩体破坏模式以及隧道锚的抗拔承载力方面，隧道锚是悬索桥主要持力结构之一，当其处在近断层区域时，需要考虑其抗震性能，但对于隧道锚承受地震作用的动力响应相关研究较少，目前对隧道锚承受地震作用的动力响应研究一般采用理论分析或是数值模拟，数值模拟最常采用，如：颜冠峰等（地震波作用下悬索桥隧道锚力学响应研究. 地下空间与工程学报
4、根据上述的研究可以发现，现有隧道锚承受地震作用的动力响应研究集中在边坡整体的安全程度，且输入的地震形式为普通远场地震动，而脉冲型地震动通常会引起结构产生更大的变形，目前没有研究脉冲型地震动对隧道锚的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术缺少研究脉冲型地震动对隧道锚动力响应的方法的问题，提供脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法、系统。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，构建隧道式锚碇结构模型和隧道式锚碇施工位置的地质模型，利用所述隧道式锚碇结构模型和所述地质模型建立隧道锚三维模拟模型；
5、步骤s2，确定对所述隧道锚三维模拟模型施加的荷载，荷载类型分为静力荷载和动力荷载，动力荷载为脉冲型地震动产生的荷载；并根据所述隧道锚三维模拟模型确定荷载施加方式和选取监测点；
6、步骤s3，将静力荷载施加于所述隧道锚三维模拟模型，然后施加脉冲型地震动于所述隧道锚三维模拟模型进行地震时程分析，得到监测点监测指标的响应情况。
7、在本专利技术的技术方案中，首先建立隧道式锚碇结构模型和地质模型，并在三维软件中建立隧道锚三维模拟模型，然后确定静力荷载和动力荷载，确定荷载施加方式和选取监测点；在进行模拟时先在隧道锚三维模拟模型上施加静力荷载，然后施加脉冲型地震动进行地震时程分析，得到监测点监测指标的响应情况，从而实现脉冲型地震动作用下隧道式锚碇的动力响应。
8、作为本专利技术的优选方案，所述隧道式锚碇结构模型的构建方法为：获取隧道式锚碇的设计方案，根据设计方案在三维软件中建立所述隧道式锚碇结构模型；所述地质模型的构建方法为：获取隧道式锚碇施工位置的地质参数，根据地质参数在三维软件中建立所述地质模型。
9、作为本专利技术的优选方案，所述隧道锚三维模拟模型采用四面体单元进行离散，在隧道式锚碇位置处对单元进行加密，将隧道式锚碇施工位置的岩体假设为弹性理想弹塑性材料，岩体采用摩尔库伦弹塑性本构模型进行计算，将锚塞体假设为线弹性材料。
10、作为本专利技术的优选方案，所述隧道式锚碇包括依次连接的鞍室、前锚室、锚塞体和后锚室，所述鞍室和所述前锚室是隧道式的中空结构，所述锚塞体为混凝土浇筑的实心体，所述隧道式锚碇通过锚钉与岩体固定。
11、作为本专利技术的更优选方案，监测点选取为：所述锚塞体前锚面的中心点和所述锚塞体后锚面的中心点。
12、作为本专利技术的优选方案，静力荷载包括岩体的自重应力场、锚塞体结构的自重、运营阶段锚塞体受到的设计缆力荷载；静力荷载的施加方式均布压应力作用于锚塞体的后锚面上，地震荷载的施加方式为施加在模型的底部。
13、作为本专利技术的优选方案，脉冲型地震动选取确定的方法为：采用小波包变换将速度时程分解为时频域中的一组小波包系数，然后使用平方小波包系数形成小波包谱，按降序对小波包谱中的所有平方小波包系数进行排序，保留平方小波包系数的前70%，同时将所有剩余小波包系数设置为零，利用处理后的小波包谱得到对应处理后的速度时程。通过这种处理，大部分高频内容从原始地震动记录中被去除，得到更为平滑的速度时程，并且可以很容易地从中识别出脉冲并确定脉冲开始时刻和脉冲结束时刻，利用得到的脉冲开始时刻和脉冲技术时刻，计算该时间段内的累计平方速度得到原始速度时程的相对速度脉冲能量，将该相对速度脉冲能量与脉冲阈值水平进行比较，确定原始地震动记录是否包含速度脉冲。对于包含速度脉冲的地震动记录，在其原始加速度时程中按照对应脉冲开始时刻和脉冲结束时刻截取局部加速度时程，对截断的加速度时程识别其所有零交叉点，计算累计平方加速度和两个相邻过零点之间的加速度脉冲能量，采用最大加速度脉冲能量作为识别加速度脉冲的指标。更进一步地，确定的脉冲型地震动为3条加速度脉冲及其残余地震动记录和3条非加速度脉冲及其残余地震动记录，加速度脉冲为rsn00223_livermor、rsn00285_italy、rsn03634_smart1-40，非加速度脉冲为rsn00178_impvall-h、rsn00900_landers、rsn01148_kocaeli地震动记录。
14、作为本专利技术的优选方案，步骤s3，在施加脉冲型地震动时，将脉冲型地震动的加速度时程进行积分得到其速度时程，再通过公式转换成对应的应力时程，然后将应力时程施加到所述隧道锚三维模拟模型上。
15、作为本专利技术的优选方案，步骤s3，地震时程分析过程中边界条件采用四周自由场边界，底部静态边界。
16、作为本专利技术的优选方案，监测指标包括监测点的位移、监测点的速度和监测点的加速度。
17、本专利技术的另一方法还提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，所述隧道式锚碇结构模型的构建方法为：获取隧道式锚碇的设计方案，根据设计方案在三维软件中建立所述隧道式锚碇结构模型；所述地质模型的构建方法为：获取隧道式锚碇施工位置的地质参数，根据地质参数在三维软件中建立所述地质模型。
3.根据权利要求1所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，所述隧道锚三维模拟模型采用四面体单元进行离散，在隧道式锚碇位置处对单元进行加密，将隧道式锚碇施工位置的岩体假设为弹性理想弹塑性材料，岩体采用摩尔库伦弹塑性本构模型进行计算，将锚塞体假设为线弹性材料。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，所述隧道式锚碇包括依次连接的鞍室、前锚室、锚塞体和后锚室，所述鞍室和所述前锚室是隧道式的中空结构，所述锚塞体为混凝土浇筑的实心体，所述隧道式锚碇通过锚钉与岩体固定。
5.根据权利要求4
6.根据权利要求4所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，静力荷载包括岩体的自重应力场、锚塞体结构的自重、运营阶段锚塞体受到的设计缆力荷载；静力荷载的施加方式均布压应力作用于锚塞体的后锚面上，地震荷载的施加方式为施加在模型的底部。
7.根据权利要求1所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，确定的脉冲型地震动为3条加速度脉冲及其残余地震动记录和3条非加速度脉冲及其残余地震动记录。
8.根据权利要求7所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，步骤S3，在施加脉冲型地震动时，将脉冲型地震动的加速度时程进行积分得到其速度时程，再通过公式转换成应力时程，然后将应力时程施加到所述隧道锚三维模拟模型上。
9.根据权利要求1所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，步骤S3，地震时程分析过程中边界条件采用四周自由场边界，底部静态边界。
10.脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，所述隧道式锚碇结构模型的构建方法为：获取隧道式锚碇的设计方案，根据设计方案在三维软件中建立所述隧道式锚碇结构模型；所述地质模型的构建方法为：获取隧道式锚碇施工位置的地质参数，根据地质参数在三维软件中建立所述地质模型。
3.根据权利要求1所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，所述隧道锚三维模拟模型采用四面体单元进行离散，在隧道式锚碇位置处对单元进行加密，将隧道式锚碇施工位置的岩体假设为弹性理想弹塑性材料，岩体采用摩尔库伦弹塑性本构模型进行计算，将锚塞体假设为线弹性材料。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特征在于，所述隧道式锚碇包括依次连接的鞍室、前锚室、锚塞体和后锚室，所述鞍室和所述前锚室是隧道式的中空结构，所述锚塞体为混凝土浇筑的实心体，所述隧道式锚碇通过锚钉与岩体固定。
5.根据权利要求4所述的脉冲型地震动作用下隧道式锚碇动力响应的分析方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋松科，刘伟，杨兵，邵林，彭友松，刘明刚，郑旭升，权新蕊，石恒俊，李翱，袁道云，张波，
申请(专利权)人：四川省交通勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。