隧道開挖影響下鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析.pdf

1、近年來，在我國各大城市中，以地鐵隧道為主的城市地下工程已進入大規(guī)模的建設(shè)階段。青島地鐵一期工程已于2009年正式投入建設(shè)。隧道開挖將引起地表的移動與變形，導致上方的建筑物產(chǎn)生一定的變形和損傷，若這種具有初始變形和損傷的建筑物處在地震作用下，其失穩(wěn)破壞機理將更加復雜。因此，研究該類建筑物災變機理和保護機制，對城市隧道開挖影響范圍內(nèi)的建筑物保護具有重要的現(xiàn)實意義。為此，本文依托青島市地鐵一期工程（3號線）科研課題項目（項目編號:SDSITC

2、-0108310），針對地表建筑物受地鐵隧道開挖損害后及其受強地震作用再一次損害的工程實際，研究地表變形引起的地表建筑物損傷規(guī)律及其在強地震作用下的災變破壞機理和倒塌機制，考慮材料軟化、強度退化等非線性因素的影響，利用有限元軟件ANSYS，建立高層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)彈塑性有限元模型，并進行結(jié)構(gòu)在隧道開挖影響作用下的分析以及結(jié)構(gòu)在隧道開挖-地震耦合作用下的分析，主要內(nèi)容如下:
　　 (1)介紹了本課題的研究背景及意義，綜述當前隧道

3、開挖、地震對地表建筑物影響的研究現(xiàn)狀，提出隧道開挖影響范圍內(nèi)建筑物應建立抗變形-抗地震雙重保護機制。
　　 (2)詳細討論了隧道開挖對地表建筑物的影響機理，重點介紹在隧道開挖影響條件下建筑物結(jié)構(gòu)的損傷特點;
　　 (3)分結(jié)構(gòu)、構(gòu)件單元、材料三個層次，深入探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性分析模型，并對比分析了不同模型及分析方法的優(yōu)劣。利用本文中提出的鋼筋混凝土等效材料本構(gòu)關(guān)系，定義了結(jié)構(gòu)模型中梁、柱構(gòu)件的非線性特性，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)彈

4、塑性有限元模型的建立。
　　 (4)介紹結(jié)構(gòu)損傷的基本概念，綜述當前對于各種不同層次（材料層次、構(gòu)件層次、結(jié)構(gòu)層次）的損傷模型的研究現(xiàn)狀，并對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體損傷模型進行了詳細的介紹，通過分析對比選取了適合于本文的雙參數(shù)損傷模型。
　　 (5)利用有限元軟件ANSYS實現(xiàn)了高層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)彈塑性有限元模型的建立，創(chuàng)建了合理的邊界以及選取了合適的荷載施加方法，成功地模擬結(jié)構(gòu)在在隧道開挖影響作用下以及在隧道開挖-地震

5、耦合作用下的狀態(tài)。
　　 (6)運用ANSYS對高層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)在隧道開挖影響條件下進行分析，獲得了隧道開挖過程中隨著地表傾斜程度的加劇結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的分布及變化規(guī)律。
　　 (7)在ANSYS中選擇了合理的方法，成功地將隧道開挖影響與地震作用這一“靜”一“動”兩種作用耦合。實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)處于隧道開挖不同影響階段下的動力時程分析，得到了鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)在隧道開挖及地震雙重作用下位移、時程曲線的發(fā)展變化規(guī)律。