基于不同地質(zhì)條件的開挖隧道橫斷面地震響應(yīng)分析研究.pdf

1、本文以日本某高速公路兩段地下開挖隧道為研究對(duì)象，分別對(duì)處于土層剛性差異較大的封閉式隧道結(jié)構(gòu)和處于軟弱沖擊粘性土的開放式隧道結(jié)構(gòu)建立有限元模型，利用大型有限元分析軟件TDAPⅢ，采用反應(yīng)加速度法和時(shí)程分析法對(duì)土（平面應(yīng)變單元）-結(jié)構(gòu)（梁?jiǎn)卧┑恼w二維有限元模型進(jìn)行大地震作用下的非線性分析，通過(guò)對(duì)有限元模型地震反應(yīng)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了反應(yīng)加速度法這樣的靜力分析方法的適用范圍，并分析比較土的等價(jià)剛性和R-O非線性模型對(duì)地下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)的

2、影響。主要工作和成果如下:
　　一、相關(guān)理論和分析方法的研究。通過(guò)對(duì)比抗震分析方法的優(yōu)劣，包括靜力和動(dòng)力分析方法，選擇反應(yīng)加速度法和動(dòng)力時(shí)程分析法作為本文的抗震分析方法。
　　二、建立隧道橫斷面二維有限元模型。利用大型有限元分析軟件TDAPⅢ，在考慮結(jié)構(gòu)材料非線性的基礎(chǔ)上，確定土層范圍并根據(jù)結(jié)構(gòu)特性建立土（平面應(yīng)變單元）-結(jié)構(gòu)（梁?jiǎn)卧┑恼w有限元模型。介紹了地震波特性、阻尼比的設(shè)定等。
　　三、基于土的等價(jià)線性，分別

3、采用反應(yīng)加速度法和時(shí)程分析法對(duì)封閉式雙層兩跨隧道結(jié)構(gòu)的橫斷面二維有限元模型進(jìn)行抗震分析計(jì)算，通過(guò)對(duì)土層、結(jié)構(gòu)的相對(duì)變形和結(jié)構(gòu)單元的彎曲、剪力校核以及結(jié)構(gòu)端部單元的彎矩-曲率曲線對(duì)比分析。得出:在土層剛性差異較大，地震作用下沿深度方向土層剪切應(yīng)變或相對(duì)變形極小的情況下，反應(yīng)加速度法這樣的靜力分析法作為結(jié)構(gòu)的抗震分析方法是能夠滿足結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求和安全保障。
　　四、基于土的等價(jià)線性和R-O非線性模型，采用動(dòng)力時(shí)程分析法對(duì)開放式單層雙跨

4、隧道結(jié)構(gòu)的橫斷面二維有限元模型進(jìn)行抗震分析，通過(guò)土層、結(jié)構(gòu)的相對(duì)變形和結(jié)構(gòu)單元的彎曲、剪力校核以及關(guān)鍵位置單元彎矩-曲率滯回曲線的對(duì)比分析，總結(jié)出:基于土等價(jià)線性的動(dòng)力分析是采用Rayleigh阻尼來(lái)評(píng)價(jià)模型整體阻尼，不能充分反應(yīng)土層在強(qiáng)震下的非線性耗能能力，同時(shí)土層剛度即使在相當(dāng)大的應(yīng)變下也始終不變，這就造成了結(jié)構(gòu)反應(yīng)偏大，在有些情況下甚至無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。而采用土層非線性模型，可直接地考慮土層在強(qiáng)震作用下的非線性履歷耗能，同時(shí)在大應(yīng)