孫廣臣， 何 山， 傅鶴林， 謝佳佑， 江學(xué)良， 鄭 亮

(1. 中南大學(xué) 土木工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410075; 2. 中南林業(yè)科技大學(xué) 土木工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410007;3. 湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004; 4. 高速鐵路建造技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410075)

在我國(guó)西部和南部山嶺重丘區(qū)，尤其是復(fù)雜的地形、地貌條件，很多線路具有很高的橋隧比(有時(shí)甚至高達(dá)80%及以上)，因而出現(xiàn)了大量的橋隧相連現(xiàn)象[1]。橋隧搭接結(jié)構(gòu)是一種已被廣泛應(yīng)用的橋隧連接形式，可主要分為橋梁直接搭設(shè)在隧道內(nèi)部和橋臺(tái)在洞口與隧道連接兩大類。類似于隧道洞口段，處于地震帶的橋隧搭接結(jié)構(gòu)若修建在軟弱圍巖中也同樣易遭受地震的嚴(yán)重破壞。地層條件比較差的山嶺隧道洞口段往往是抗震的薄弱區(qū)域，且在烈度較大、持時(shí)較長(zhǎng)、往復(fù)振動(dòng)次數(shù)較多的強(qiáng)震作用下易出現(xiàn)較大震害。隧道結(jié)構(gòu)及其周邊圍巖常因局部突然破壞或損傷累積效應(yīng)而導(dǎo)致強(qiáng)度、穩(wěn)定性顯著降低，由此引發(fā)結(jié)構(gòu)整體倒塌破壞或滑坡、崩塌等嚴(yán)重災(zāi)害。

但是，對(duì)于軟弱圍巖條件下以橋梁與隧道相互搭接而形成的橋隧搭接結(jié)構(gòu)[2-3]，其所涉及的問題一般比常規(guī)隧道洞口段更復(fù)雜而難以深入解析和準(zhǔn)確表述。對(duì)于處于軟弱圍巖條件下的橋隧搭接結(jié)構(gòu)是否像常規(guī)的單一隧道洞口段有相同或類似的震害現(xiàn)象，或是有什么明顯不同，容易出現(xiàn)哪些問題或破壞現(xiàn)象，容易損傷或破壞的結(jié)構(gòu)部位都有哪些且與單一隧道洞口段有何區(qū)別等一系列問題，目前均缺乏可靠的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料和確切的試驗(yàn)研究結(jié)論。而且，橋隧搭接結(jié)構(gòu)各部位及周圍巖土體在地震荷載下的復(fù)雜力學(xué)行為及損傷破壞特點(diǎn)，是否與其在車輛動(dòng)荷載及其沖擊作用下的情況類似，也與橋隧搭接組合方式、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式、相對(duì)位置、地形、地質(zhì)條件及外荷載激勵(lì)特點(diǎn)等情況等密切相關(guān)，以及如何評(píng)估其所帶來的不利影響，也是值得進(jìn)一步深入研究和探討的。此外，一般情況下，結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和承載力的退化，是橋隧搭接結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)反復(fù)受力和變形導(dǎo)致的累積損傷的重要體現(xiàn)之一。對(duì)于強(qiáng)烈地震作用下的橋隧搭接結(jié)構(gòu)所特有的一系列亟待解決的問題，如復(fù)雜的地震動(dòng)力響應(yīng)特性、力學(xué)性能和承載能力的劣化情況及其與損傷累積效應(yīng)的相關(guān)程度，結(jié)構(gòu)各種響應(yīng)與不同損傷程度之間的耦合及相互影響關(guān)系等，目前的研究或成果鮮有涉及或大多也不能明確揭示。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者或研究人員對(duì)軟弱圍巖條件下的橋隧搭接結(jié)構(gòu)在地震作用下的損傷評(píng)估和結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)的深入研究工作開展得很少，相關(guān)工程的抗震設(shè)計(jì)和震害評(píng)估工作還缺乏相應(yīng)的試驗(yàn)參考和理論支撐，亟待完善，開展軟弱圍巖條件下橋隧搭接結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力響應(yīng)及災(zāi)變行為研究具有廣闊的工程需求背景。因此，為研究地震作用下軟弱圍巖橋隧搭接結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特性，本文依據(jù)相似理論和模型試驗(yàn)[4-6]的方法，開展了強(qiáng)震區(qū)軟弱圍巖條件下橋隧搭接結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)方法研究。本文對(duì)相似比分析、各結(jié)構(gòu)模型的相似比例選取與制作、圍巖材料配比與配制、加載方案、試驗(yàn)工況、試驗(yàn)平臺(tái)組成及測(cè)試方法等內(nèi)容及模型試驗(yàn)方法，進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述和分析。

1 工程背景

20世紀(jì)90年代以來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展和對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的逐年加大，我國(guó)在高速公路和高速鐵路建設(shè)方面均取得了舉世矚目的成就。在國(guó)內(nèi)，我國(guó)西部、南部多條鐵路、公路均上有大量橋隧搭接工程；而在國(guó)外，橋隧搭接相連在很多大型的跨越深谷、海峽等的橋梁、隧道工程上也比較多見。典型的橋隧搭接結(jié)構(gòu)由跨越深谷、陡崖、江河、湖泊、海峽甚至海洋等的橋梁、隧道及洞口圍巖體、附近巖土體(高陡邊坡、橋頭錐坡等)及其它附屬構(gòu)筑物(如邊坡?lián)踝o(hù)結(jié)構(gòu)、排水設(shè)施)等組成，見圖1。橋隧搭接主要分為橋梁直接搭設(shè)在隧道內(nèi)部和橋臺(tái)在洞口與隧道連接兩大類。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由于受復(fù)雜的地形和地質(zhì)條件限制，我國(guó)西部、南部山區(qū)存在著大量的修建在軟弱圍巖中的橋隧搭接結(jié)構(gòu)。由于這些地區(qū)處于歐亞地震帶和環(huán)太平洋地震帶，地震活動(dòng)比較頻繁，一旦橋隧搭接結(jié)構(gòu)(尤其是高速鐵路上的)遭受地震的嚴(yán)重破壞，搶修、加固或再建的難度一般很大，成本和代價(jià)高昂，見圖2。近年來，隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)向中、西部地區(qū)延伸，大量處于復(fù)雜地質(zhì)、地段(如圍巖軟弱、破碎、富水、偏壓、巖溶、高海拔、凍土、地層軟硬不均、穿越坡積體或鄰近地震斷裂帶等)的橋隧相連工程相繼開工建設(shè)。在復(fù)雜自然環(huán)境條件與橋隧搭接這種特殊結(jié)構(gòu)的雙重影響因素組合下，一旦發(fā)生較大地震，不但對(duì)橋隧搭接結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定及過往車輛的行車安全有重大影響，還將為其后期運(yùn)營(yíng)、管理與維護(hù)埋下巨大安全隱患。若考慮后續(xù)使用過程中各種損傷、病害與破壞現(xiàn)象逐年增多的狀況，情況將更加復(fù)雜。因而，如何準(zhǔn)確分析和研究其多源損傷力學(xué)行為特性與復(fù)雜多因素誘發(fā)之災(zāi)變破壞機(jī)制、災(zāi)害防治與安全控制技術(shù)等問題，以及如何優(yōu)化相關(guān)工程的設(shè)計(jì)、施工等，均已逐漸引起國(guó)內(nèi)、外廣大工程技術(shù)人員和相關(guān)學(xué)者的高度關(guān)注。

成昆鐵路擴(kuò)能工程北接成都、南聯(lián)昆明，是提升老成昆線運(yùn)能、優(yōu)化西南地區(qū)鐵路網(wǎng)的重要支撐項(xiàng)目，是成都平原經(jīng)濟(jì)區(qū)通往攀西經(jīng)濟(jì)區(qū)、大小涼山彝區(qū)，實(shí)現(xiàn)南下出川的重要走廊通道。全線分為成都—峨眉、峨眉—米易、米易—攀枝花、永仁—廣通、廣通—昆明幾段進(jìn)行改造。其中，本文研究所依托工程月直山隧道及特克隧道出入口附近橋隧相連的峨眉至米易段(以下簡(jiǎn)稱“峨米段”)正線約386 km，是整個(gè)成昆鐵路復(fù)線中施工難度最大、里程最長(zhǎng)的一段。該段穿越幾個(gè)地質(zhì)斷層，將修建橋梁140余座、隧道40余座，橋隧占比達(dá)到73%且?guī)缀跞菢蛩硐噙B，途經(jīng)區(qū)域大多是高山峽谷，地質(zhì)、氣象條件惡劣，生態(tài)環(huán)境脆弱。故本文以上述工程實(shí)例為原型，開展橋隧搭接結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究。

2 試驗(yàn)平臺(tái)及模型箱

2.1 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)裝置

本次振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，在高速鐵路建造技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室的高速鐵路多功能振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。試驗(yàn)所用振動(dòng)臺(tái)的主要參數(shù)，見表1。

表1 振動(dòng)臺(tái)性能及主要參數(shù)

試驗(yàn)測(cè)試所用儀器、設(shè)備，見表2。

表2 試驗(yàn)測(cè)試儀器設(shè)備匯總表

2.2 試驗(yàn)平臺(tái)

橋隧搭接振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖浼皽y(cè)試平臺(tái)，分別見圖3、圖4。

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)所用模型箱采用厚鋼板、槽鋼支架及加厚有機(jī)玻璃等加工制成，其外輪廓尺寸為 350 cm×150 cm×200 cm(長(zhǎng)度×寬度×高度)。為便于觀察，模型箱前面中間上半部分無遮擋或部分采用有機(jī)玻璃模板，見圖4。

3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图跋嗨脐P(guān)系

(1) 原型橋梁

橋梁上部結(jié)構(gòu)：跨度32 m高速鐵路速度為350 km/h無砟板式軌道雙線整孔簡(jiǎn)支箱梁，寬度為13.4 m，高度為3.05 m；橋臺(tái)為4樁埋置式橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)直徑為1.5 m。

(2) 原型隧道

原型隧道為速度350 km/h、有仰拱曲墻式襯砌單洞雙線高速鐵路隧道。

(1) 標(biāo)準(zhǔn)段 隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸(外輪廓)：寬度為14.86 m、高度為12.74 m(軌頂處凈寬度約為12.2 m)；隧道襯砌參數(shù)：28 cm厚初期支護(hù)+防水層+50 cm厚二次襯砌(仰拱底60 cm)。

(2) 擴(kuò)大段(即橋隧搭接段) 隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面尺寸(外輪廓)：寬度為16.36 m無仰拱樁基礎(chǔ)棚式明洞結(jié)構(gòu)(軌頂處凈寬度約為13.7 m)，每側(cè)各設(shè)3根直徑為1.5 m的樁基礎(chǔ)；隧道襯砌參數(shù)：28 cm厚初期支護(hù)+防水層+50 cm厚二次襯砌(仰拱底60 cm)。

本次試驗(yàn)中的隧道擴(kuò)大段洞口為分離式洞門結(jié)構(gòu)，本文中橋隧搭接結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型可簡(jiǎn)化為橋梁與隧道結(jié)構(gòu)之間通過軌道、路基及周邊巖土體而連接成為整體的橋隧巖相互作用力學(xué)模型。例如，以列車荷載對(duì)橋隧搭接段的作用與影響為例，橋跨結(jié)構(gòu)、橋臺(tái)、隧道之間力的傳遞關(guān)系可假設(shè)為：列車荷載首先通過軌道系統(tǒng)傳遞至橋跨結(jié)構(gòu)上，后(附加橋跨結(jié)構(gòu)等的重力作用)再經(jīng)由橋臺(tái)及樁基礎(chǔ)傳遞至洞口圍巖及隧道結(jié)構(gòu)。

考慮到振動(dòng)臺(tái)的實(shí)際性能及主要參數(shù)，結(jié)合橋梁、隧道原型尺寸限制，試驗(yàn)采用重力失真模型[7]。試驗(yàn)將幾何尺寸、彈性模量、密度作為基本物理量，考慮到臺(tái)面尺寸、模型箱邊界效應(yīng)及圍巖模型材料配制等條件限制，確定振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)[8-10]的幾何相似比為1/30，試驗(yàn)中主要相似關(guān)系[11-13]及相似常數(shù)，見表3。

表3 模型試驗(yàn)主要相似常數(shù)

注:由于綜合考慮到本次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的加載情況、模型加工難易程度與制作精度要求、模型箱內(nèi)土體填筑及橋隧搭接結(jié)構(gòu)組裝方式、測(cè)點(diǎn)布設(shè)便利性以及模型對(duì)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的適用性等因素，模型采用與原型橋梁、隧道結(jié)構(gòu)同標(biāo)號(hào)細(xì)?；炷敛牧现谱?，即本次試驗(yàn)中橋隧結(jié)構(gòu)模型混凝土相似比為1∶1，其主要力學(xué)參數(shù)(如彈性模量、泊松比等)與原型結(jié)構(gòu)近似一致。

4 結(jié)構(gòu)模型及圍巖材料制備

4.1 橋梁模型

本次振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中，橋梁結(jié)構(gòu)模型參照實(shí)際工程32 m跨度的高速鐵路簡(jiǎn)支箱梁橋[14]簡(jiǎn)化制作而成，并采用與原型相同的材料，即梁板、樁基礎(chǔ)均為鋼筋混凝土模型，等效為矩形斷面，見圖5。橋梁板、樁基礎(chǔ)及橋臺(tái)模型分別采用C50和C30微粒混凝土材料制作而成。橋梁原型與模型尺寸，見表4。

表4 橋梁結(jié)構(gòu)模型與原型尺寸對(duì)比

類型橋梁跨徑/m梁高/m類型橋梁跨徑/m梁高/m原型323.050 模型1.070.087

振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)過程中，對(duì)橋梁墩、臺(tái)樁基礎(chǔ)邊界條件做如下處理：搭接端橋臺(tái)樁基礎(chǔ)底部嵌固和支撐在模型箱底部鋼板上，遠(yuǎn)端矩形實(shí)心橋墩在測(cè)試過程中不考慮其豎向位移而將底部采用型鋼和螺栓與振動(dòng)臺(tái)頂面固結(jié)。制備完成梁板、橋臺(tái)及樁基礎(chǔ)模型，見圖6。

隧道洞口的試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布設(shè)以及模型箱的組裝與填筑情況，分別見圖7、圖8。

4.2 隧道襯砌模型

本試驗(yàn)中的隧道模型依據(jù)實(shí)際工程中的高速鐵路單洞雙線鐵路隧道簡(jiǎn)化制作而成，洞口擴(kuò)大段采用無仰拱的分離式隧道洞門形式。試驗(yàn)中的隧道襯砌[15-16]為鋼筋混凝土模型，分為擴(kuò)大段和標(biāo)準(zhǔn)段兩段，均由C30微?；炷林谱鞫?內(nèi)含0.5 mm、間距為15 mm×15 mm的鋼絲網(wǎng))。制備完成且貼應(yīng)變片的隧道襯砌模型，見圖9。

4.3 模型材料試驗(yàn)

橋隧搭接結(jié)構(gòu)模型材料C50、C30微?；炷恋呐浜媳燃爸饕锢砹W(xué)參數(shù)，見表5、表6。

表5 模筑微混凝土的配合比

表6 模型混凝土的物理力學(xué)參數(shù)

4.4 圍巖材料的配比及試驗(yàn)

試驗(yàn)圍巖采用質(zhì)量比10∶ 5∶1的重晶石粉、石英砂和鋰基潤(rùn)滑油混合配制而成，其制備過程及配制好的復(fù)合材料物理力學(xué)參數(shù)(與原巖對(duì)比)分別見圖10、表7。

表7 圍巖原型和模擬材料物理力學(xué)參數(shù)

材料類型彈性模量E/GPa泊松比μ黏聚力C/MPa內(nèi)摩擦角φ/(°)容重γ/(kN·m-3)原巖1.3～6.00.30～0.350.2～0.727～3920～23模型0.0610.3100.03532.00020.300原巖1～20.35～0.450.05～0.220～2717～20模型0.0540.3800.03026.00018.400

5 試驗(yàn)加載方案及測(cè)試方法

為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確記錄和分析不同結(jié)構(gòu)模型在多種不同地震激勵(lì)下的各測(cè)點(diǎn)的位移、速度、加速度、變形及位移等動(dòng)力響應(yīng)，在結(jié)構(gòu)模型混凝土及圍巖相似模擬材料的配比試驗(yàn)和物理力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加工制作了反映橋隧結(jié)構(gòu)形式、軟弱圍巖土體性質(zhì)及地形地貌特征的橋隧搭接結(jié)構(gòu)模型，并制定了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型地震動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)的測(cè)試方法、測(cè)點(diǎn)布置方案、加載工況及加載步驟，將結(jié)構(gòu)模型及模擬圍巖復(fù)合材料裝載于特殊加工制作的模型箱置于振動(dòng)臺(tái)，并進(jìn)行了初步振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)測(cè)試。

為減小地震波在模型箱底部與側(cè)壁的損耗與反射等對(duì)試驗(yàn)的不利影響，對(duì)測(cè)試模型(包含土體)的動(dòng)力邊界效應(yīng)作如下處理：將模型箱底板處理成摩擦邊界，將模型箱側(cè)壁處理成柔性邊界。具體做法為：在模型箱底部澆注一層8 cm厚素混凝土后，再在其上鋪設(shè)5 cm厚的碎石，以增大模型箱底板與模型土體之間的摩擦力；在模型箱側(cè)壁粘貼5 cm厚聚苯乙烯泡沫板，并在泡沫板與土體之間粘貼雙層聚氯乙烯薄膜，以減小模型箱側(cè)壁對(duì)圍巖土體的約束作用(見圖8(b))。

5.1 地震波選取及試驗(yàn)加載方案

5.1.1 地震波選擇及處理

本次試驗(yàn)主要選取EI-centro波、汶川波、kobe波3種地震波作為振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的激振波。各地震波經(jīng)濾波處理后的加速度時(shí)程曲線及傅氏譜，見圖11。

5.1.2 試驗(yàn)加載方案

為了考慮不同的地震波激勵(lì)方向或加速度峰值的影響，本次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)制定了兩個(gè)相互獨(dú)立的加載方案(見表8、表9)，分別單獨(dú)加載測(cè)試和研究各自不同工況的地震動(dòng)力響應(yīng)、損傷累積與災(zāi)變破壞情況。在多個(gè)方向加載時(shí)，考慮水平向垂直隧道軸線方向(X向)為主要加載方向，而在其它方向上加速度折減，即水平向沿隧道軸向(Y向)和豎向垂直隧道軸線方向(Z向)的加速度分別按0.85倍和0.65倍考慮。

表8 高速鐵路橋隧搭接試驗(yàn)加載方案一

表9 高速鐵路橋隧搭接試驗(yàn)加載方案二

5.2 試驗(yàn)步驟

本次振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的主要步驟為:

Step1完成各大組試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛧鷰r模擬復(fù)合材料的制作、制備，運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室內(nèi)并完成相關(guān)安裝、材料性能測(cè)試等前期工作。

Step2加工制作和裝填模型試驗(yàn)箱，埋設(shè)試驗(yàn)過程中所需的各類測(cè)試元器件，開展數(shù)據(jù)試驗(yàn)測(cè)試、采集系統(tǒng)的前期調(diào)試等準(zhǔn)備工作。

Step3實(shí)驗(yàn)室操作及各組測(cè)試人員按照試驗(yàn)預(yù)定方案完成振動(dòng)臺(tái)設(shè)備操作和測(cè)試工作，完成各試驗(yàn)工況下的數(shù)采設(shè)備、加速度傳感器、位移計(jì)等傳感器數(shù)據(jù)的采集工作。

Step4試驗(yàn)后模型拆卸和震害調(diào)查分析工作。

5.3 試驗(yàn)前的測(cè)試及準(zhǔn)備

(1) 試驗(yàn)前的測(cè)試

正式試驗(yàn)前，進(jìn)行各結(jié)構(gòu)模型及圍巖相似模擬材料的物理力學(xué)特性測(cè)試試驗(yàn)。

(2) 測(cè)試儀器設(shè)備的準(zhǔn)備、標(biāo)定和調(diào)試

在每種工況組合的試驗(yàn)前，必須先對(duì)試驗(yàn)儀器進(jìn)行調(diào)試與校對(duì)、檢查測(cè)試元器件的埋設(shè)情況是否良好等，方可進(jìn)入下一步具體試驗(yàn)操作。

(3) 試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備、采集儀器及測(cè)試傳感元器件的連接和調(diào)試、初步測(cè)試及儀器故障和誤差的排除

① 測(cè)試元器件與儀器的正確連接和調(diào)試；

② 正式試驗(yàn)前的初步測(cè)試與聯(lián)調(diào)聯(lián)試；

③ 儀器故障和試驗(yàn)誤差的排除。

5.4 試驗(yàn)結(jié)果分析

限于篇幅，本文暫僅對(duì)部分加速度試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行初步分析。

高速鐵路橋隧搭接振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，幾種不同地震加載方向下各測(cè)點(diǎn)沿X、Y、Z方向的加速度變化情況，分別見圖12。試驗(yàn)中各方向的加速度放大系數(shù)是通過如下方式計(jì)算得到的：首先采用高敏感加速度傳感器分別測(cè)量并記錄每個(gè)測(cè)點(diǎn)沿3個(gè)方向的(X、Y、Z向)的實(shí)際加速度時(shí)程曲線(測(cè)量頻段一般為0～5g)；而后，某一測(cè)點(diǎn)沿某一方向(X、Y、Z向)的加速度放大系數(shù)為該測(cè)點(diǎn)的加速度峰值與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上對(duì)應(yīng)方向的加速度峰值的比值；在多個(gè)輸入方向疊加時(shí)，該參數(shù)沿某一方向(X、Y、Z向)的值按多方向疊加的實(shí)測(cè)單向加速度峰值分別計(jì)算。

由圖12的試驗(yàn)結(jié)果可見：

(1) 軟弱圍巖條件下的高速鐵路橋隧搭接段各測(cè)點(diǎn)在雙向激振下(XY、XZ、YZ)的各測(cè)點(diǎn)加速度大都比任一單一方向激勵(lì)(X、Y、Z向)所引起的響應(yīng)大(個(gè)別測(cè)點(diǎn)除外)，即雙向地震激勵(lì)將顯著增大橋隧搭接結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)力響應(yīng)(如加速度)，因而更不利于橋隧結(jié)構(gòu)的安全。

(2) 對(duì)比圖12中不同測(cè)點(diǎn)的同一方向加速度放大系數(shù)值，可知：Y向地震激振的加入對(duì)各測(cè)點(diǎn)沿任一單方向(X、Y、Z向)加速度的影響，均比X向或Z向的影響大。而這是否可能與試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谒淼蓝纯谕鈧?cè)(沿Y向)是臨空的或是受較差的圍巖性質(zhì)影響有較大關(guān)系，還仍待后續(xù)深入分析和討論后才能確定。

此外，在試驗(yàn)初步測(cè)試過程中，振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面輸入的地震波波形重現(xiàn)誤差在設(shè)備性能允許范圍內(nèi)小于10%(有時(shí)甚至小于5%)，滿足試驗(yàn)要求。綜合對(duì)比一系列初步試驗(yàn)結(jié)果(受篇幅和其他因素限制，在此暫先不贅述，見另文)，試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)可讀性和辨識(shí)性均較好且與預(yù)期結(jié)果數(shù)據(jù)偏差較小，具有較好的與預(yù)期值相一致的規(guī)律性和吻合度，較好地達(dá)到了預(yù)期試驗(yàn)?zāi)康?。同時(shí)，也從另一個(gè)角度說明本文振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)方法的有效性和準(zhǔn)確性是有良好保障的。

6 結(jié)論

為探討軟弱圍巖條件下橋隧搭接結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)、損傷及災(zāi)變行為規(guī)律，本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)軟弱圍巖條件下橋隧搭接結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)研究較少的現(xiàn)狀，依據(jù)相似理論和模型試驗(yàn)的方法，提出了一種高效且重復(fù)可操作性強(qiáng)的橋隧搭接結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)方法，主要工作內(nèi)容及取得的結(jié)論如下：

(1) 依據(jù)相似原理，利用量綱分析法分析了橋隧搭接結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中橋梁、隧道結(jié)構(gòu)模型及圍巖相似模擬材料各物理量間的相互關(guān)系，給出了主要試驗(yàn)參數(shù)及相似關(guān)系。

(2) 擬定了橋梁、隧道模型的相似比例、主要尺寸和制作方法，確定了隧道洞周圍巖相似模擬材料的配制原則和配合比，并進(jìn)行了相關(guān)材料性能試驗(yàn)；同時(shí)，介紹了橋隧搭接結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法，以供今后類似試驗(yàn)參考。

(3) 分析了橋隧搭接結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的初步測(cè)試結(jié)果及本文振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法的特點(diǎn)。初步試驗(yàn)結(jié)果表明，本文所構(gòu)建的橋隧搭接結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)方法是一種行之有效的研究方法，能較好地模擬和深入研究強(qiáng)震作用下橋隧搭接結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)及其變化規(guī)律，是確保后續(xù)研究取得良好結(jié)果的可靠保障。

本文為下一步深入進(jìn)行軟弱圍巖條件下橋隧搭接結(jié)構(gòu)大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)作了相關(guān)準(zhǔn)備工作，試驗(yàn)結(jié)果的整理與分析見另文。