【摘 要】
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盾构隧道是目前我国地下轨道交通的主要结构形式,其关于地震安全性的研究具有非常重要的社会、经济意义。当前,针对隧道抗震性能的研究依然集中在隧道横截面方向,而纵向抗震研究相对不多;近年来隧道纵向抗震逐渐受到重视,出现了一些新的抗震计算方法,但各方法之间的对比研究依然比较缺乏;此外对于地下工程抗震而言,采用不同的地震动输入方法可能会对计算结果有很大影响。为此,本文探寻了较合适的地震动输入方法,利用自编程
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盾构隧道是目前我国地下轨道交通的主要结构形式,其关于地震安全性的研究具有非常重要的社会、经济意义。当前,针对隧道抗震性能的研究依然集中在隧道横截面方向,而纵向抗震研究相对不多;近年来隧道纵向抗震逐渐受到重视,出现了一些新的抗震计算方法,但各方法之间的对比研究依然比较缺乏;此外对于地下工程抗震而言,采用不同的地震动输入方法可能会对计算结果有很大影响。为此,本文探寻了较合适的地震动输入方法,利用自编程合成的人工地震波,对目前常见的几种盾构隧道纵向抗震计算方法进行了对比研究。文中开展的主要工作与取得的成果如下:(1)地震动输入方法与人工边界原理的总结与实现总结了黏弹性边界与地震动应力输入的原理,并利用ABAQUS的python二次开发接口,自编程序加以实现。将计算结果与理论解及其他输入方法的结果对比,结果表明地震动应力输入方法与理论解符合良好,适宜在地下工程抗震中采用。(2)利用三种方法开展了盾构隧道地震反应分析和比较分别采用纵向反应位移法、广义纵向反应位移法和动力时程分析法对盾构隧道进行纵向抗震计算。从内力最大值看,纵向反应位移法计算值要偏于安全;从隧道纵向的内力包络图看,平直隧道的地震内力沿纵向分布比较均匀。(3)开展了盾构隧道纵向抗震的参数分析改变地震震级、埋深、截面尺寸等参数,观察其对各方法得到的隧道纵向地震响应内力的影响。结果表明,震级加大将使内力显著增大,且纵向反应位移法的计算结果会逐渐偏于不安全;埋深的增加会使得内力变小但影响较有限,各方法计算结果相差不大;放大截面尺寸后弯矩内力将稳定增大,但轴力的增长相对较慢。在截面尺寸较大时,纵向反应位移法和广义纵向反应位移法均偏于不安全。(4)研究了穿越软硬不均土层隧道的地震响应将盾构隧道置于纵向软硬不均地层中并研究地震作用下的内力响应规律。结果表明内力较大的区域将出现于分界面附近且主要位于软土侧,硬土侧则相对微弱。软土侧弯矩显著增大区域的长度约为隧道截面直径2倍而轴力可达4-8倍;软硬土的模量相差越大则对隧道纵向抗震越不利。
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