考慮行波效應及土層非均質(zhì)性的隧道縱向反應分析.pdf

1、為了適應高速發(fā)展的需求，我國各大中型城市近些年都在大力建設城市地下軌道交通設施。這些地下交通設施一旦在地震作用下遭受破壞，將會嚴重影響城市交通功能并帶來巨大的經(jīng)濟損失。目前關(guān)于地震作用下隧道延長方向動力反應的規(guī)律，特別是在土層橫向非均勻的復雜情況下，地震動行波效應對土層和隧道地震反應的影響規(guī)律有待深入研究。
　　針對上述問題，本文考慮場地土的橫向不均勻性，通過輸入地震動相位差的方式研究地震動傳播方向的不同以及視波速的變化對土層和隧

2、道帶來的地震反應的差異特征。
　　本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1．采用纖維模型模擬計算隧道的力學性能。考慮隧道的混凝土管片以及接頭螺栓的材料特性，計算得到了一維地基梁的非線性力學性能曲線。
　　2．利用PROSHAKE軟件對模擬場地土進行了一維地震反應分析，通過計算得到了神戶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．介紹了隧道延長方向反應位移法中常用的土彈簧參數(shù)計算方法，按照一維地震反應分析時

3、針對場地劃分的五個斷面，分別對各個斷面的隧道周圍土層進行建模，計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．對自由土層進行三維有限元建模，針對不考慮地震動傳播效應的一致激勵輸入，行波方向向右的地震動輸入以及行波方向向左的地震動輸入分別進行計算，求得隧道位置自由土層的地震動反應。對比分析了視波速大小不同時的不同地震動輸入條件下的土體響應特征。
　　5．結(jié)合隧道的彎矩—曲率關(guān)系以及相應的土彈簧參數(shù)，建

4、立土體和隧道的彈簧—梁模型。將計算得到的各地震動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，并對比了行波方向和不同視波速下的隧道響應特征。
　　計算結(jié)果表明，在土層橫向非均勻性發(fā)生變化的地段，自由土層地震反應較橫向均勻地段的大，自由土層在隧道延長方向的應變水平較高；土層和隧道在行波激勵方式下較地震動一致激勵方式下的地震反應大；行波輸入方向和視波速的變化對土層和隧道的地震反應帶來影響