【摘要】：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)代交通建設(shè)也得到了蓬勃的發(fā)展,特別是在一些沿海城市,越來(lái)越多的跨海大橋工程和海底隧道工程被修建完成或正在建設(shè)規(guī)劃當(dāng)中。對(duì)于海底隧道工程,由于所處地域的特殊性,地震災(zāi)害對(duì)其產(chǎn)生很大威脅,海底隧道的地震響應(yīng)分析就是十分有必要的。目前,海底沉管隧道的地震響應(yīng)分析方法主要是采用一致激勵(lì)將地震波以水平或者垂直的方式入射,為了研究地震波斜入射時(shí)海底沉管隧道的非-致激勵(lì)動(dòng)響應(yīng),本文主要做了如下工作:(1)介紹了目前世界上比較著名的幾個(gè)海底隧道工程和各國(guó)海底隧道的發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)海底隧道工程地震響應(yīng)的主要研究成果進(jìn)行了梳理。總結(jié)了海底隧道及地下結(jié)構(gòu)工程的地震反應(yīng)特性。(2)對(duì)海底隧道及地下結(jié)構(gòu)工程的地震反應(yīng)分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié),對(duì)比分析了各種理論分析方法間的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。介紹動(dòng)力有限元分析中土體的本構(gòu)模型、流固耦合、粘彈性人工邊界及地震波轉(zhuǎn)化為等效荷載的基本理論和是實(shí)現(xiàn)方法。(3)以大連灣海底隧道工程為研究背景,在收集整理了隧道相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,采用三維動(dòng)力有限元方法,建立了海水-土體-隧道結(jié)構(gòu)的整體分析模型。分析了地震波以不同角度入射時(shí)海底隧道的位移、加速度及主應(yīng)力的動(dòng)響應(yīng)規(guī)律。(4)分別建立了不同地震波作用和不同峰值加速度地震波條件下的海底隧道整體分析模型,并對(duì)不同條件下沉管隧道的位移、加速度及主應(yīng)力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。分析了地震波斜入射時(shí)海底沉管隧道動(dòng)響應(yīng)的影響因素,得出海底沉管隧道在地震波斜入射時(shí)的動(dòng)響應(yīng)規(guī)律。
【圖文】：

地震系數(shù)法是將地震加速度所產(chǎn)生的慣性力作為地震荷載施加在地下結(jié)構(gòu)上。在隧逡逑道及地下結(jié)構(gòu)工程的地震反應(yīng)分析時(shí)，要考慮主動(dòng)側(cè)壓力和ｈ覆土體的慣性力的作用逡逑如圖２．１所示：逡逑７￣７￣７￣＂７￣７￣￣７￣７—７￣￣￣７邋７￣￣７￣＂７邋７￣７邋７—７邋７邋７￣７￣７￣７邋７￣７￣７￣７￣７邋７￣７￣￣７￣７￣７￣￣７￣７逡逑Ｐ，邋＇邐ｆ［＿邋Ａｅ，逡逑肩邋ｈ邋｜ｌ邋ｌ［逡逑／邐＾邋ＩＩ邐１邋＾逡逑Ｐ２邐Ｆ？邋Ａｅ２逡逑圖２．１地震系數(shù)法結(jié)構(gòu)受力不怠圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｆｏｒｃｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｅｉｓｍｉｃ邋ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑作用于結(jié)構(gòu)上的地震慣性力Ｇ可表示為：逡逑Ｆ，邋＝－Ｑ邋＝邋ＫｃＱ邐（２－１）逡逑ｇ逡逑其中：ｕ邋＿作用于結(jié)構(gòu)上的重力加速度；逡逑ｇ—重力加速度；逡逑０邋—結(jié)構(gòu)的重量；逡逑Ｉ—地震系數(shù)，根據(jù)地震標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)、工程重要系數(shù)、地層種類及結(jié)構(gòu)埋深等因逡逑素確定。逡逑結(jié)構(gòu)上覆土體的慣性力廠２可表示為：逡逑Ｗ＾ｎｇ邐（２－２）逡逑其中：綜合影響系數(shù)；逡逑—水平地震系數(shù)；逡逑／？—結(jié)構(gòu)上覆土體的重量。逡逑７逡逑

３．４．２地震波輸入的等效荷載法逡逑由波動(dòng)理論可知，當(dāng)?shù)卣鸩ㄐ比肷鋾r(shí)，會(huì)在半無(wú)限空間自由表面處反射并產(chǎn)生波型逡逑的轉(zhuǎn)換�，F(xiàn)以Ｐ波為例，當(dāng)Ｐ波斜入射時(shí)，反射波中既有Ｐ波，也有ＳＶ波如圖３．５逡逑所示。逡逑地面逡逑／＞４１邐＾逡逑々射波００＾＾＾邋ｇ邐地基有限域逡逑地基無(wú)限逡逑圖３．５平面Ｐ波斜入射示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．５邋Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋Ｐ－ｗａｖｅ邋ｏｂｌｉｑｕｅ邋ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ逡逑根據(jù)Ｓｎｅｌｌ定律，當(dāng)Ｐ波或ＳＶ波斜入射時(shí)，在介質(zhì)交界面發(fā)生復(fù)雜的反射和折射，逡逑這些反射波和折射波在水平方向上的視波速保持相等，從而得出入射波角度《和反射波逡逑角度的關(guān)系式為：逡逑ｓｉｎ邋ａ邋ｓｉｎ邋Ｂ逡逑邐＝——邐（３－４７）逡逑ＣＰ邐Ｃｓ逡逑根據(jù)平面波在介質(zhì)中傳播時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和變換公式，郜新軍，，趙成剛［４１］等給出了邋ｐ逡逑波斜入射情況下的等效荷載公式。在此基礎(chǔ)上，章小龍［４２］在左右邊界選取了不同的反射逡逑面，并在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)之間采用了積分的思路，改進(jìn)了等效荷載公式。具體如下：逡逑底邊界等效荷載逡逑ＦＬｘ（ｔ）＝——ｓｉｎ邋２ａ邋．心（，－Ａ／，）邋＋邋Ｋｈｌｕｐ（／邋－邋Ａ／，）邋ｓｉｎ邋ａ邋＋邋Ｃｆｃ，ｗｐ（ｒ邋－邋Ａ／，）邋ｓｉｎ邋ａ邋（３－４８）逡逑ｃｐ逡逑Ｆｊｘ（ｔ）＝——ｓｍ＾ａ邋．邋ｕｐ（ｔ邋－邋Ａ／，）邋＋邋Ｋｂｌｕｐ（ｔ邋－邋Ａ／，）
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U459.5;U452.28

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