發(fā)布時間：2019-09-08 18:31

【摘要】：以二維動力時程分析法為基準(zhǔn),分別計算在長、短周期水平地震動作用下兩種Ⅲ類場地下的地鐵盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形,對現(xiàn)行反應(yīng)位移法進行適用性評價。結(jié)果表明,隧道位于短周期地震動為主要成分的Ⅲ類場地時,反應(yīng)位移法計算得到的內(nèi)力增量要略大于有限元動力時程法的計算結(jié)果。當(dāng)隧道位于長周期地震動為主要成分的Ⅲ類場地時,反應(yīng)位移法的內(nèi)力增量計算結(jié)果較動力時程法的結(jié)果偏小。并且Ⅲ類場地長周期地震動作用下,動力時程法計算得到的豎向直徑變形率遠大于反應(yīng)位移法。
【圖文】：

不分層，計算范圍內(nèi)的地層都取相同性質(zhì)，土體參數(shù)采用各土層的加權(quán)平均值，即:f=∑ni=0fi(1)(2)動力作用下，土和地下結(jié)構(gòu)接觸面之間不發(fā)生脫離和相對滑動，即接觸面滿足位移協(xié)調(diào)和共同變形;(3)土與地下結(jié)構(gòu)的地震激勵來自假想基巖面，基巖面上各點的運動一致，不考慮行波效應(yīng);(4)不考慮土體介質(zhì)的孔隙比水壓變化和砂土地震液化的影響，不考慮地震引起的地基沉降和失穩(wěn);(5)本分析只針對動力響應(yīng)計算，不考慮初始應(yīng)力狀態(tài)。2．2反應(yīng)位移法采用反應(yīng)位移法抗震計算時，假定地層變形模式［8］如圖1所示。圖1地震時地層變形模式［8］Fig．1Grounddeformationmodeinearthquake［8］地層的固有周期［9］，一般根據(jù)建設(shè)地點的剪切波速計算。由多層構(gòu)成的地層固有周期特征值Tg=∑ni=14hivsi。但由于地震發(fā)生時的地層應(yīng)變大于勘測時的地層應(yīng)變，考慮應(yīng)變水平，取Ts=1．25Tg，即:震動基準(zhǔn)面速度反應(yīng)譜Su［7］:Su=khSv(2)式中，kh為設(shè)計水平地震系數(shù);Sv為單位水平地震系數(shù)的速度反應(yīng)譜(m/s)。設(shè)計水平地震系數(shù)kh［7］:kh=CzCgCukh0(3)式中，Cz為土層修正系數(shù)，若為單一土層可取1．0;Cg為場地修正系數(shù)，Ⅰ類為0．8，Ⅱ類為1．0，Ⅲ類為1．2，，Ⅳ類為1．4;Cu為埋深修正系數(shù)，Cu=1－0．015z，z為結(jié)構(gòu)中心埋深(m)，當(dāng)Cu＜0．5時，取0．5;kh0為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計水平地震系數(shù)，按表4選齲表4標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計水平地震系數(shù)Table4Standarddesignhorizontalseismiccoefficient基本烈度ⅥⅦⅧⅨⅩ標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計水平地震系數(shù)0．050．10．20．40．8Sv可按圖2確定。土層地震反應(yīng)位移取地下結(jié)構(gòu)頂?shù)装逦恢锰幾杂赏?

反應(yīng)位移(m);u(zB)為結(jié)構(gòu)底部深度zB處的自由土層地震反應(yīng)位移(m)。圖2單位水平地震系數(shù)的速度反應(yīng)譜［7］Fig．2Velocityresponsespectrumofunithorizontalseismiccoefficient［7］假設(shè)隧道結(jié)構(gòu)處的表層地基的反應(yīng)位移為一階模態(tài)［10］，表層地基的最大反應(yīng)位移分布u(z)為u(z)=2π2khSvTscosπz2H(5)結(jié)構(gòu)與地層接觸處所作用的剪切力τ:τ=GdπHSuTssinπz2H(6)式中，H為地表至基準(zhǔn)面的距離(m);Gd為土層的動剪切模量。結(jié)構(gòu)自身慣性力F:F=khmg(7)式中，m為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。圖3隧道橫向地震模型［7］Fig．3Transverseaseismicmodelforacirculartunnel［7］圖4斷面內(nèi)力增量［7］Fig．4Sectioninternalforce［7］將盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)模擬為梁-彈簧模型時，在襯砌周圍設(shè)置了表現(xiàn)襯砌與地基相互作用的地基彈簧，管片模擬為梁單元，接頭模擬為彈簧，在地基彈簧一端輸入地基反應(yīng)位移和剪切應(yīng)力。當(dāng)隧道斷面為圓形時(圖5)，假設(shè)地層為無限延伸的均勻彈性體，地基彈簧剛度［11］可根據(jù)式(8)求解:kn=2GdＲLd，ks=3Gd2ＲLd(8)式中，kn為法向地基彈簧剛度;ks為切向地基彈簧剛度;Gd為地基剪切模量，Ｒ為圓形結(jié)構(gòu)半徑，L為垂直于結(jié)構(gòu)橫向的計算長度(m);d為地基彈簧的間距(m)。圖5圓形隧道地基彈簧Fig．5Circulartunnelgroundsprings2．3動力時程分析在有限元模型中，結(jié)構(gòu)模型幾何參數(shù)和反應(yīng)位移法計算模型相同。結(jié)構(gòu)材料為混凝土，采用等剛度均質(zhì)圓環(huán)進行分析。隧道模型土同樣采用·結(jié)構(gòu)分析··45·結(jié)構(gòu)工程師第33卷第3期
【作者單位】： 同濟大學(xué)地下建筑與工程系;同濟大學(xué)巖土及地下工程教育部重點實驗室;同濟大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點實驗室;
【分類號】：U231;U455.43

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本文編號：2533390