隧道-土-隧道轴向动力相互作用的一个解析解

本文采用波函数展开法给出弹性半空间中隧道-土-隧道轴向动力相互作用的一个解析解,并通过对地表位移残差的收敛性分析对解析解的精度进行了验证。研究了隧道埋深、隧道质量、隧道间距、波入射频率和入射角度等参数对隧道轴向动力响应的影响。研究表明,隧道埋深越小,隧道动力响应越大;隧道质量越大,隧道动力响应越大;隧道间距越小,隧道动力响应越大,但隧道间距的影响并不是单调变化,与波入射频率密切相关,两个隧道情况动力响应幅值可达单隧道情况的2.7倍。当隧道间距较小时,地下隧道的抗震设计需要考虑隧道之间的影响。     

SV波入射下饱和地层浅埋平行隧道动力响应机制

目前城市核心区交叠紧邻的隧道群大量涌现,其抗震安全性问题日益突出,但近邻隧道之间以及与地层的动力相互作用机制尚不清晰.本文针对饱和地层浅埋平行隧道,基于Biot两相介质理论,采用边界积分方程法分别建立了饱和地层水平和竖向双线隧道动力作用分析模型,并与典型算例精确解对比验证了本模型的有效性;在此基础上,研究了SV波入射频...     

地震波作用下的埋地燃气管道动力响应研究

埋地管道是现代城市的重要生命线工程,因其埋于地下,一旦遭遇地震,管道就有可能发生破坏,导致燃气泄露,可能引发火灾、爆炸等次生灾害,对人们的生命和财产造成严重威胁,因此,如何提高埋地燃气管道的抗震性能,是当前需要迫切解决的问题.认为在管道轴向上和横向上均与土体之间存在相对位移,结合拟静力法进行了地震波作用下埋地管道的动力...     

爆炸地震波作用下地下结构动力响应数值分析

爆炸地震波荷载类似于天然地震波荷载，但又不完全相同。基于有效应力动力分析法，运用二维显式有限差分程序FLAC对地下结构在竖向和水平爆炸地震波荷载作用下的动力响应进行数值分析。编制了周围土体介质分析模型的程序模块并与FLAC接口。考虑了水平和竖向爆炸地震波荷载对地下结构的耦合效应，得出了一些定性的结论。     

无限弹性介质中隧道内爆炸动力响应的解析解

基于圆柱形薄壳结构理论,建立爆炸荷载作用下隧道结构的动力平衡方程.采用积分变换法求得Fourier变换域内爆炸荷栽作用下隧道位移场的积分表达式.结合具体算例,采用离散Fourier逆变换的数值计算方法,给出了爆心处隧道位移时程曲线、最大正应力时程曲线及某一时刻隧道位移幅值和最大正应力在x方向的变化曲线.其结果与数值计算结果相一致,验证了方法的可行性.     

黄土隧道边仰坡动力响应的大型振动台模型试验研究

设计并完成了1∶80比例尺的高陡黄土边坡大型振动台模型试验。通过输入不同类型、幅值、频率的地震波,探讨地震作用下模型洞口仰坡动力响应规律,以及地震动参数对动力响应的影响。试验结果表明,不同地震波加载的过程中,坡面的PGA随着测点高程的增大而增大,在隧道仰拱和拱顶所处的位置,PGA有突然减小的过程。其中仰拱周围边坡坡面的PGA减小更大,说明隧道的存在对坡面加速度的放大作用具有一定的抑制作用,其中仰拱位置比拱顶位置抑制作用更强。台面峰值加速度越大,仰拱对加速度的抑制作用更加明显,坡顶面的PGA最大,因此坡面越高,加速度的放大效应越明显,并没有出现加速度放大系数饱和的这种状态。试验结果有助于揭示黄土隧道仰坡在地震作用下的失稳机制,为工程的抗震设计提供有益的参考。     

基础柔性对土-结构相互作用系统响应影响的一个解析解

采用波函数展开法,通过SH波入射均匀半空间中二维埋置半圆形刚柔复合基础-单质点模型,推导土-刚柔复合基础-上部结构动力相互作用的解析解,并验证解的正确性。研究表明:基础柔性对于系统响应峰值与系统频率有较大影响。考虑基础柔性后,上部结构相对响应峰值相比全刚性基础结果均有一定减小,且系统频率也会产生向低频偏移的现象。     

地震荷载作用下兰州地铁隧道结构动力响应

根据《兰州轨道交通1号线一期工程地震安全性评价报告》所给出的100年超越概率63%、10%和2%的场地基岩地震加速度时程,利用有限差分软件进行地下隧道硐室的地震反应分析。在模型底部施加基岩地震动,设置监测点监测衬砌结构的弯矩、轴力及剪力随时间的变化过程,得到100年超越概率63%、10%及2%工况下的隧道结构地震响应。结果表明:隧道衬砌结构最大弯矩位于拱顶处,最大轴力位于拱顶和拱底处,最大剪力位于上侧壁或下侧壁处;隧道结构内力随着超越概率的降低而增大;以超越概率63%的结构最大内力为基准值,在超越概率10%和2%时,弯矩分别增大1.2和1.7倍,轴力分别增大1.3和1.5倍,剪力分别增大1.5和2.9倍,增幅最大。这可能预示着隧道结构在强地震动作用下会发生剪切破坏。     

盾构隧道纵向地震响应简化动力有限元法分析（英文）

本文重点关注对盾构隧道的纵向地震响应分析方法的研究,提出了一种简化的动力有限元分析方法。这种方法采纳了响应位移法的一些基本思想,采用和响应位移法一样的环梁和土弹簧模型,但采用动力有限元法来评估地基地震动,而摒弃了响应位移法中采用的地基振动为谐波形式的假定。与响应位移法相比,简化动力有限元法能够提高地基震动的计算精度,从而提高结构响应的计算精度;而与三维连续模型相比,新方法的计算规模小得多,从而能够大幅提高计算效率。然后,本文分别采用相应位移法和新提出的简化动力有限元法,对武汉长江隧道盾构段隧道进行了纵向地震响应分析,并对这2种方法计算结果的差异进行了分析。     

圆弧状多层沉积谷地在平面P波入射下稳态响应的解析解

规则的沉积谷地对地震波散射问题解析解的研究是地球物理学、地震学与地震工程学等学科领域重要的研究课题之一.Trifunac最先利用波函数的Fourier-Bessel级数展开在极坐标系下给出了半圆形沉积谷地对平面SH波散射问题的精确解析解.其后,Wong和Trifunac利用波函数的Mathieu级数展开在椭圆坐标系下给出了半椭圆形沉积谷地对平面SH波散射问题的解析解.     

行波作用下盾构法隧道复杂系统的弹塑性地震反应分析

本文基于盾构法隧道等效连续化计算模型,利用有限元法建立了在地震行波作用下复杂盾构法隧道系统弹塑性受力分析的模型和求解方法。通过算例验证了有限元法的适用性。对上海市穿越黄浦江的延安东路盾构法隧道复杂系统进行了地震行波作用下的反应分析,得出在地震作用下隧道内力大小、分布及其影响因素的诸多结论。     

Scattering of plane SH waves by a circular- arc hill with a circular tunnel

IntroductionEarthquakedamageinvestigationsandtheoreticalanalysesshowthatahillamplifiesincidentwavestremendouslyduetomulti-reflectionofthewaveswithinthehill;notabledynamicstressconcentrationisobservedonwallofatunnel(Pao,Mow,1973;Lee,Trifunac,1979).Therefore,itmaybeassumedthattheexistenceofatunnelinahillmighthavegreateramplificationeffectonthegroundmotionnearby,andthedynamicstressconcentrationofthetunnelinthehillmightbemorenotable.Itiscommonthattherailwaysorhighwaysarethroughahilloramountainwi…     

双向地震波输入时振动方向对拱坝地震响应的影响

拱坝-地基三维地震响应分析中大多只分析入射地震波在拱坝-地基系统坐标系方向输入时的地震响应,而事实上,垂直入射的剪切波其振动方向是不确定的,地震波动的合理输入对拱坝-地基系统的地震响应分析起着决定性的作用.本文研究了拱坝-地基系统在双向地震波输入时不同振动方向对拱坝-地基系统地震响应的影响.计算结果表明:在双向地震波输入情形时,拱坝位移及应力响应最大值均不是发生在传统方法的横河向或者顺河向,而是与输入地震波相关,所以在研究拱坝-地基三维地震响应时有必要考虑入射地震波振动方向的影响.     

盾构隧道联络通道地震响应规律研究

联络通道与盾构隧道的连接处是隧道抗震的薄弱环节,但目前有关联络通道抗震性能的研究开展得还很少。对于隧道与联络通道连接部位这类典型的空间结构,三维动力有限元分析是最为有效的方法,而其中的人工边界条件和地震动输入方法是实现这一方法的关键技术之一。本文以显式形式将多次透射边界条件引入三维动力分析控制方程,采用分割算法分别求解边界节点和内部节点的响应,然后以对武汉长江隧道工程为背景,利用这种算法研究了隧道与联络通道连接处的地震响应规律,并对采用柔性搭接代替刚性接头和地基加固两种措施的减振效果进行了计算分析。     

地下隧道-土体系地震反应分析的有限元与无限元耦合法

本文采用有限元－无限元耦合法进行地下隧道－土相作用分析,阐述了有无限与无限元耦合模式的基本原理,耦合分析方法具有精度高,省机时的特点。     

大空间砖—混凝土组合砌体结构地震反应初步研究

本文研究了600m^2演播室大空间砖－混凝土组合砌体结构的动力特性，采用振型叠加反应谱法进行了结构地震反应计算，分析了地震作用下结构的位移特点和内分分布，获得了一些初步结论，对合理进行该类结构体系的计算分析工作和抗震设计具有一定的指导意义。文中也指出了该类结构体系有待研究和解决的一些问题。     

Scattering of SH waves induced by a symmetrical V-shaped canyon: a unified analytical solution

This paper reports a series solution of wave functions for two-dimensional scattering and diffraction of plane SH waves induced by a symmetrical V-shaped canyon with different shape ratios. A half-space with a symmetrical V-shaped canyon is divided into two sub-regions by using a circular-arc auxiliary boundary. The two sub-regions are represented by global and local cylindrical coordinate systems, respectively. In each coordinate system, the wave field satisfying the Helmholtz equation is represented by the separation of variables method, in terms of the series of both Bessel functions and Hankel functions with unknown complex coefficients. Then, the two wave fields are described in the local coordinate system using the Graf addition theorem. Finally, the unknown coefficients are sought by satisfying the continuity conditions of the auxiliary boundary. To consider the phase characteristics of the wave scattering, a parametric analysis is carried out in the time domain by assuming an incident signal of the Ricker type. Surface and subsurface transient responses demonstrate the characteristics and mechanisms of wave propagating and scattering.     

基于粘性-滑移界面接触模型半空间隧道衬砌对平面P波的散射

基于粘性-滑移模型模拟隧道衬砌和围岩之间的接触状态,采用间接边界积分方程法求解弹性半空间中隧道衬砌对平面P波的散射,着重考察了地表位移放大和衬砌动应力集中效应。结果表明:接触滑移边界的刚度系数和粘度系数对隧道衬砌的动应力分布影响较大,滑移刚度较小时,共振频率段动应力集中效果更加显著;随着粘度系数的增大,衬砌内部环向应力幅值逐渐减小。另外,界面刚度系数和粘度系数对隧道衬砌动力反应的影响程度也受控于入射频率和角度。     

土层地震反应等效线性化方法综述

当前土层地震反应分析所用的主要方法是一维等效线性化波动方法。简单阐述了等效线性化方法的基本原理,总结了其发展历程和现状。根据其原理和多年的应用实践,指出了其优点和缺点。其优点主要是概念简单明确,计算量较小,便于工程应用。其缺点主要是该方法本身不能反应地震波在土体传播的真实过程,在工程实践中处理软弱土层和强震动输入时所表现出的一些不合理的地方。并对这些优缺点的机理进行了简要地分析。     

Scattering of plane P waves by a semi-cylindrical hill： analytical solution

An analytical solution for scattering of plane P waves by a semi-cylindrical hill was derived by using the wave function expansion method, and convergence of the solution and accuracy of truncation were verified. The effect of incident frequency and incident angle on the surface motion of the hill was discussed, and it was shown that a hill greatly amplifies incident plane P waves, and maximum horizontal displacement amplitudes appear mostly at the inclined incidence of waves, which are located at the half-space; and maximum vertical displacement amplitudes emerge mostly at the vertical incidence of waves, which are situated at the hill.