均质地层长隧道纵向地震响应解析解

作     者：禹海涛 王祺 刘涛 YU Haitao;WANG Qi;LIU Tao

作者机构：同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 上海黄浦江越江设施投资建设发展有限公司上海200335 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41922059&51678438) 国家重点研发计划资助项目(2018YFC1504305&2018YFC0809602&2017YFC1500703) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目 上海市科委重点课题资助项目(18DZ1205103&17DZ1203804&17DZ1203402) 

出 版 物：《隧道与地下工程灾害防治》 (Hazard Control in Tunnelling and Underground Engineering)

年 卷 期：2020年第2卷第1期

页      码：34-41页

摘      要：以均质地层长隧道结构为对象,将长隧道简化为作用在均匀地层中的弹性地基梁,采用法向和切向地基弹簧模拟地层与结构相互作用,建立相应的微分控制方程,推导出均质地层长隧道纵向地震响应的解析表达式。通过对隧道结构内力响应解析解的分析,提出面向长隧道纵向抗震设计所需最大内力响应解(弯矩、剪力、轴力)的计算方法,可用于快速计算均质地层长隧道纵向最不利地震响应。将解析解与有限元模拟结果进行对比分析,结果表明解析解与数值解基本一致,验证了本研究解析解的正确性。该解析解可以直观地给出各关键参数之间的解析关系,通过参数敏感性分析,得出了地震波不同入射角度、入射波长和地层-结构相对刚度比等关键因素对隧道纵向地震响应的影响规律。分析表明:随着地震波入射波长变长,隧道弯矩响应先增大后减小,而剪力和轴力响应均减小;随着地震波入射角从0°增加到90°,隧道剪力响应变小,弯矩和轴力响应先增大后减小;随着地层-结构相对刚度比变大,隧道内力响应均出现一定程度降低,且弯矩、轴力响应呈现明显降低趋势,但隧道位移响应随相对刚度比变大,隧道沿纵向出现较大的变形,结构设计应该综合考虑内力和变形两方面因素。在此基础上提出了长隧道纵向地震响应解析的合理设计计算方法,可为今后隧道纵向抗震设计提供指导。

主 题 词：地下结构 地震响应 抗震设计 解析解 地层-结构相对刚度比 

学科分类：081406[081406] 08[工学] 0814[工学-地质类] 082301[082301] 0823[工学-农业工程类] 

馆 藏 号：203946111...