本文關(guān)鍵詞：地震作用下沉管隧道的實(shí)驗(yàn)與動力響應(yīng)分析

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展,對于構(gòu)建四通八達(dá)交通網(wǎng)的需求日益提高。交通設(shè)施的日新月異,由此而帶來了跨越江河的新方式。沉管隧道的出現(xiàn)極大的解決了人民的內(nèi)心需求,在保護(hù)周圍環(huán)境的基礎(chǔ)上,解決了大面積水域的航運(yùn)問題。我國地大物博,擁有很長的海岸線,水下交通形式的發(fā)展,將大范圍的緩解全國各地區(qū)的交通壓力。沉管隧道的出現(xiàn)對于地基要求小,可以適用軟弱地基或者河床等埋深比較淺的場地。有時(shí)海底隧道會通過高發(fā)地震帶,而地震對它會產(chǎn)生一定的作用。沉管隧道的重要性決定了其一旦發(fā)生破壞,將產(chǎn)生不可估量的損失。因此,對于沉管隧道在地震作用下的動力響應(yīng)分析非常重要。目前國內(nèi)對于陸地隧道的研究取得了一定的成果,但對沉管隧道的動力響應(yīng)分析比較少。為此,本文在前人研究成果的基礎(chǔ),完成如下工作:(1)進(jìn)行了土-沉管結(jié)構(gòu)動力相互作用的振動臺試驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)分析水平地震動下飽和砂土和非飽和砂土兩種場地工況,得出沉管結(jié)構(gòu)和周圍土層的地震響應(yīng)規(guī)律;同時(shí)對豎向地震動下考慮水和不考慮水兩種工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn),研究不同地震強(qiáng)度影響下隧道的響應(yīng)規(guī)律。(2)論證闡述了人工邊界的可行性,通過采用粘彈性人工邊界,利用大型有限元軟件ADINA進(jìn)行數(shù)值模擬,同時(shí)對比水平地震和豎向地震作用下沉管隧道的動力響應(yīng),從而驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的可靠性和數(shù)值模擬參數(shù)的可行性。再者對沉管結(jié)構(gòu)的各關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)研究和探討,總結(jié)出地震對各關(guān)鍵單元的影響規(guī)律;以及考慮不同水深對沉管隧道的影響。本文通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方式,得到沉管隧道在地震激勵(lì)下的一般規(guī)律,可為實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)和施工提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：沉管隧道 動力分析 地震作用 埋深
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U451;U459.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 沉管隧道國內(nèi)外現(xiàn)狀13
• 1.3 沉管隧道的地震反應(yīng)分析現(xiàn)狀13-15
• 1.4 主要的研究內(nèi)容及技術(shù)路線15-17
• 1.4.1 本課題研究的主要內(nèi)容15
• 1.4.2 主要技術(shù)路線15-17
• 第二章 隧道及地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法17-31
• 2.1 地下結(jié)構(gòu)抗震分析的實(shí)用方法17-20
• 2.1.1 波動法17
• 2.1.2 相互作用法17-18
• 2.1.3 實(shí)用地震反應(yīng)分析法18-20
• 2.2 有限元的基本思想20-25
• 2.2.1 有限元法基本分析步驟20-21
• 2.2.2 土的本構(gòu)模型21-23
• 2.2.3 動力時(shí)程分析方法23-25
• 2.3 流固耦合問題的有限元分析25-28
• 2.3.1 流固耦合的動力學(xué)模型的方程26
• 2.3.2 流固耦合方程的求解26-28
• 2.4 有限元軟件ADINA的簡介28-30
• 2.5 小結(jié)30-31
• 第三章 基于ADINA的粘彈性人工邊界單元及地震動的輸入探討31-39
• 3.1 前言31-32
• 3.2 粘彈性人工邊界32-34
• 3.2.1 粘彈性人工邊界理論32-33
• 3.2.2 粘彈性人工邊界單元33-34
• 3.3 地震波動輸入方法34-36
• 3.4 算例驗(yàn)證36-38
• 3.5 結(jié)語38-39
• 第四章 地震作用下沉管隧道的振動臺模擬實(shí)驗(yàn)與結(jié)果對比分析39-69
• 4.1 引言39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯料湓O(shè)計(jì)39-40
• 4.3 相似比設(shè)計(jì)40-42
• 4.3.1 模型結(jié)構(gòu)相似比設(shè)計(jì)41-42
• 4.4 模型的制備42-43
• 4.4.1 模型土的制備42
• 4.4.2 結(jié)構(gòu)模型的制備42-43
• 4.5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及設(shè)備介紹43-49
• 4.5.1 設(shè)備介紹與傳感器設(shè)置43-44
• 4.5.2 傳感器布置44-47
• 4.5.3 地震波的輸入和加載工況47-49
• 4.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析49-68
• 4.6.1 飽和砂土場地下土-結(jié)構(gòu)加速度分析49-56
• 4.6.2 非飽和砂土場地下土-結(jié)構(gòu)加速度分析56-62
• 4.6.3 孔隙水壓力對比分析62-65
• 4.6.4 豎向輸入地震動時(shí)水對結(jié)構(gòu)的影響分析65-68
• 4.7 本章小結(jié)68-69
• 第五章 地震作用下土-沉管結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬69-89
• 5.1 引言69
• 5.2 有限元模型69-72
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)場模型70-72
• 5.3 飽和砂土場地下土-結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析72-81
• 5.3.1 0.1g土-沉管結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)規(guī)律72-73
• 5.3.2 0.2g土-沉管結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)規(guī)律73-80
• 5.3.3 0.4g土-沉管結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)規(guī)律80-81
• 5.4 豎向輸入地震動時(shí)水對結(jié)構(gòu)的影響81-87
• 5.4.1 流體場模型建立81-82
• 5.4.2 不考慮水和考慮水的影響對比82-86
• 5.4.3 不同水深對沉管隧道應(yīng)力的影響86-87
• 5.5 小結(jié)87-89
• 第六章 結(jié)語與展望89-91
• 6.1 主要研究成果89-90
• 6.2 下一步展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文97-99
• 致謝99

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：523192