考慮行波效應(yīng)及土層非均質(zhì)性的隧道縱向反應(yīng)分析.pdf

1、為了適應(yīng)高速發(fā)展的需求，我國(guó)各大中型城市近些年都在大力建設(shè)城市地下軌道交通設(shè)施。這些地下交通設(shè)施一旦在地震作用下遭受破壞，將會(huì)嚴(yán)重影響城市交通功能并帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前關(guān)于地震作用下隧道延長(zhǎng)方向動(dòng)力反應(yīng)的規(guī)律，特別是在土層橫向非均勻的復(fù)雜情況下，地震動(dòng)行波效應(yīng)對(duì)土層和隧道地震反應(yīng)的影響規(guī)律有待深入研究。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文考慮場(chǎng)地土的橫向不均勻性，通過(guò)輸入地震動(dòng)相位差的方式研究地震動(dòng)傳播方向的不同以及視波速的變化對(duì)土層和隧

2、道帶來(lái)的地震反應(yīng)的差異特征。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1．采用纖維模型模擬計(jì)算隧道的力學(xué)性能。考慮隧道的混凝土管片以及接頭螺栓的材料特性，計(jì)算得到了一維地基梁的非線(xiàn)性力學(xué)性能曲線(xiàn)。
　　2．利用PROSHAKE軟件對(duì)模擬場(chǎng)地土進(jìn)行了一維地震反應(yīng)分析，通過(guò)計(jì)算得到了神戶(hù)波作用下不同截面的土層等效剪切模量和阻尼比收斂值。
　　3．介紹了隧道延長(zhǎng)方向反應(yīng)位移法中常用的土彈簧參數(shù)計(jì)算方法，按照一維地震反應(yīng)分析時(shí)

3、針對(duì)場(chǎng)地劃分的五個(gè)斷面，分別對(duì)各個(gè)斷面的隧道周?chē)翆舆M(jìn)行建模，計(jì)算得到了不同斷面內(nèi)，隧道所處土層在地震作用下的等效土彈簧參數(shù)。
　　4．對(duì)自由土層進(jìn)行三維有限元建模，針對(duì)不考慮地震動(dòng)傳播效應(yīng)的一致激勵(lì)輸入，行波方向向右的地震動(dòng)輸入以及行波方向向左的地震動(dòng)輸入分別進(jìn)行計(jì)算，求得隧道位置自由土層的地震動(dòng)反應(yīng)。對(duì)比分析了視波速大小不同時(shí)的不同地震動(dòng)輸入條件下的土體響應(yīng)特征。
　　5．結(jié)合隧道的彎矩—曲率關(guān)系以及相應(yīng)的土彈簧參數(shù)，建

4、立土體和隧道的彈簧—梁模型。將計(jì)算得到的各地震動(dòng)輸入工況下隧道位置的自由土層水平向位移波形施加在土彈簧自由端，從而求得了隧道各工況的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，并對(duì)比了行波方向和不同視波速下的隧道響應(yīng)特征。
　　計(jì)算結(jié)果表明，在土層橫向非均勻性發(fā)生變化的地段，自由土層地震反應(yīng)較橫向均勻地段的大，自由土層在隧道延長(zhǎng)方向的應(yīng)變水平較高；土層和隧道在行波激勵(lì)方式下較地震動(dòng)一致激勵(lì)方式下的地震反應(yīng)大；行波輸入方向和視波速的變化對(duì)土層和隧道的地震反應(yīng)帶來(lái)影響