基于反应位移法的复杂软土盾构隧道横断面抗震分析

采用反应位移法,利用ABAQUS软件建立梁-弹簧有限元模型,进行复杂软土场地中盾构隧道横断面抗震分析,并结合天津滨海Z2线软土盾构隧道进行计算。研究表明,在地震作用下,最大弯矩值和剪力值一般出现在拱肩位置,最大轴力值一般出现在拱腰附近;处于复杂地层附近的隧道结构内力值较大,应加强该位置处的抗震构造措施或在选线时尽量避免复杂场地。本文对复杂软土场地中盾构隧道横断面抗震设计具有一定参考价值。     

盾构隧道抗震分析的整体强制反应位移法适用性研究

整体强制反应位移法采用土-结构相互作用模型,将地震作用下的土层位移以强制位移的方式施加到整个土层上,从而计算结构在地震作用下的响应。本文以天津某地铁盾构隧道为例,采用整体强制反应位移法进行地铁盾构隧道结构的抗震分析计算。为了验证该方法在复杂软土场地下盾构隧道结构抗震分析中的适用性,以时程分析法为基准,对比分析整体强制反应位移法、反应位移法和时程分析法3种方法计算出的盾构隧道结构内力图和内力峰值。研究表明,整体强制反应位移法具有较好的适用性及易操作性,具有较高的计算精度,是一种方便有效的抗震设计拟静力方法。     

盾构隧道横向抗震设计分析方法与验证

随着地下空间大规模的开发和利用,建立地下结构的抗震设计规范已迫在眉睫。目前国内外学者在隧道的横向抗震分析方面提出了多种分析方法,包括地震系数法、相对刚度法、BART法、响应位移法、St.John法、Shukla法、Penzien法等,但这些方法均有其各自的局限性。文中主要介绍了上海市《地基基础设计规范》推荐的简化分析方法及响应位移法。同时,结合隧道地震响应的离心模型试验,验证了响应位移法的可行性与合理性。     

反应位移法中弹簧系数求解方法改进研究

采用反应位移法进行地下结构抗震计算时,关键是确定土体的弹簧系数,弹簧系数的取值直接影响计算结果。在现有的静力有限元求解弹簧系数方法的基础上,通过不同的施力方式共设计了6种静力有限元求解弹簧弹簧系数的方法,并对这6种计算方法进行对比分析计算。结果表明,整体和整体同时求解径向和切向弹簧系数这两种方法的计算结果偏于危险;单独和单独同时求解水平和垂直向弹簧系数这两种方法的计算精度最好;整体和整体同时求解水平和垂直向弹簧系数这两种方法的计算结果偏于安全。     

反应位移法中弹簧系数求解方法改进研究

采用反应位移法进行地下结构抗震计算时,关键是确定土体的弹簧系数,弹簧系数的取值直接影响计算结果。在现有的静力有限元求解弹簧系数方法的基础上,通过不同的施力方式共设计了6种静力有限元求解弹簧弹簧系数的方法,并对这6种计算方法进行对比分析计算。结果表明,整体和整体同时求解径向和切向弹簧系数这两种方法的计算结果偏于危险;单独和单独同时求解水平和垂直向弹簧系数这两种方法的计算精度最好;整体和整体同时求解水平和垂直向弹簧系数这两种方法的计算结果偏于安全。     

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。     

反应位移法抗震设计中地基弹簧系数取值的探讨

随着城市轨道交通工程抗震性能越来越受到关注,反应位移法作为一种简捷的抗震设计方法被大量应用于地下结构抗震设计中。地基弹簧系数的确定方法是反应位移法抗震设计中最为重要的因素之一,本文选取试验法、李英民法、MIDAS法和有限元法,结合北京典型地层,对比分析这四种方法地基弹簧系数取值对地下结构的弯矩、轴力和剪力的影响规律。结果表明:(1)在反应位移法计算中,地基弹簧系数取值对结构内力响应具有重要影响,对结构轴力和剪力的影响较大,而对于弯矩的影响相对较小;(2)地基弹簧系数获取方法优选试验法,在无地勘资料情况下,经验公式和有限元法可作为备选方法;(3)综合考虑四种不同地基弹簧系数确定方法对结构内力影响程度,为保证结构设计的安全性,可对试验法下结构内力进行系数修正,修正系数建议值为1.10。     

复杂软土盾构隧道纵向抗震分析

以天津Z2线盾构隧道工程为实例,基于ABAQUS有限元软件,建立三维梁-弹簧模型模拟盾构隧道,采用反应位移法对盾构隧道进行纵向抗震分析.根据盾构隧道接头实际情况,计算环间接头弹簧刚度.将地震作用下的自由场最大水平位移幅值,以简谐波的形式施加到盾构隧道轴向和横向.提出一种同时考虑轴向和横向水平地震动耦联效应的方法,通过调...     

单圆盾构隧道抗震计算的惯性力法

将单圆盾构隧道衬砌结构在地震作用下的动力响应问题,简化为由作用于盾构隧道管片形心的等代地震惯性力与地层抗力组成的受力体系,并据此以计算结构在地震作用下的内力.结果表明,该方法能准确反映单圆盾构隧道在地震作用下的内力最大值,并且简单、实用.     

盾构隧道横断面地震响应分析

随着盾构法在隧道施工中越来越广泛的应用,盾构隧道横断面抗震性能的研究日益受到业界关注。以武汉长江隧道为例,对土体采用D-P本构模型,盾构隧道结构采用梁-弹簧模型,建立盾构隧道横断面二维模型进行动力有限元计算,该模型顶部采用自由边界,侧面采用自由场边界,底部采用静态边界。选用0.1g的天津波和场地人工波作为激励,研究了盾构隧道结构的加速度、变形和内力响应。结果表明：盾构隧道的拱顶与拱底的加速度响应大于隧道左侧、右侧;隧道拱底的绝对位移响应最大;地震作用对隧道衬砌结构的内力增量较为明显。目前的隧道结构设计可以满足结构抗震性能要求。     

基于球体位错理论的地震形变分析

地震形变分布特征主要取决于地震断层破裂特征, 不同震级的地震引起的形变响应范围存在差异。 本文中, 我们基于球体位错理论, 以5 mm的形变测量值为基准, 针对逆冲型和走滑型地震断层, 分析了M_W6.0~M_W8.5地震在跨断层法方向上的形变响应范围, 提出了地震震级和响应范围的经验公式, 并与实际地震(2001年昆仑山口西地震、 2013年芦山地震等)结果进行了比较。 比较结果显示, 经验公式计算结果和实际观测值相符合, 可以用于估算M_W6.0~M_W8.5地震在跨断层法方向的形变响应范围, 同时为地震远场形变特征分析与同震、 震后形变测量点布设等方面提供参考数据。     

一种深埋隧道地震响应计算方法

本文通过考虑松动圈围岩强度降低、松动破裂形成的垫层效应以及地震波的绕流效应,提出使用松动圈折减系数R来计算隧道的地震响应.在衬砌结构随地层运动内力理论解基础上,以S波为例,推导了考虑松动圈减震作用的计算方法.运用有限差分软件FLAC3D中的动力模块对隧道松动圈减震问题进行了数值模拟,并与衬砌结构随地层运动内力理论解及建议的松动圈折减系数法进行对比.结果表明,在充分考虑松动圈存在的情况下,使用松动圈折减系数法计算出来的结果与数值模拟结果较为吻合(最大弯矩误差值为8.28％,最大剪力误差值为10.68％),较衬砌随地层运动理论解法更为精确(最大弯矩误差值为62.13％,最大剪力误差值为50.49％).该方法计算思路和概念清晰,计算公式简洁明了,计算量较小,便于实际应用.     

基于断面突变的地铁隧道结构的抗震性能与措施研究

本文依托西安地铁5号线某区间工程,针对矿山法隧道与盾构法隧道接口处断面突变条件下的结构抗震性能进行了研究,研究表明,在地震作用下,当两者接口处隧道断面高差为3.5m时,隧道横向强度与变形、纵向抗拉与抗压均能满足规范要求。随着隧道断面高差的增大,结构变形也相应增大,接口处为结构抗震薄弱环节。当接口处矿山法隧道断面增大时,地表位移及盾构法隧道拱顶、拱底的相对位移差略有增大,而矿山法隧道拱顶、拱底相对位移增长趋势较为明显。当接口处隧道断面高差介于4—7.5m时,矿山法隧道拱顶、拱底相对位移明显增大,不利于结构抗震。因此为确保地震作用下不同断面隧道相接处的结构抗震满足要求,建议断面高差控制在4.0m以内,可将矿山法隧道设计成刚柔结合的复合式衬砌结构,同时可考虑加固地层、设置变形缝或柔性接缝,并在条件允许时适当减少衬砌结构厚度等。研究结论可为类似工程的设计与施工提供理论支撑。     

港珠澳跨海工程沉管隧道三维地震反应分析

以港珠澳大桥沉管隧道为工程研究背景,考虑管节接头GINA止水带的橡胶材料特性、场地的初始地应力平衡以及上覆动水压力作用等,分析了水平及竖向地震作用下沉管隧道三维动力反应。结果表明:动水压力对隧道结构的竖向及水平方向的动力响应均有一定影响,尤其是对隧道结构的竖向反应影响较水平方向更加明显,最大可达70%;隧道接头GINA止水带竖向剪切变形较水平纵向的拉伸变形及水平横向剪切变形明显偏大,尤其两侧止水带竖向剪切变形较大;混凝土隧道管节上顶板及边墙较管节底部更易受到明显的拉应力。     

土性参数纵向不均匀对盾构隧道地震响应影响的初步分析

目前一般将土体假设为匀质单层模型或匀质分层模型进行研究,不考虑土性参数沿纵向的不均匀分布对隧道等地下结构地震响应的影响。通过某具体工程,建立均匀土体-隧道模型和纵向不均匀土体-隧道模型,计算并对比分析两种工况时结构的相对变形及受力。结果表明:在给定的计算工况下,土性参数纵向不均匀时对隧道结构变形与受力有一定的影响,但影响程度不大,主要原因可能是隧道尺寸较小、地震动幅值较小以及场地条件较好。今后还需进行广泛的参数分析以探讨一般性的规律。     

基于最小二乘法的高抽巷CO浓度变化规律分析

我国许多煤矿的煤层同时具有高瓦斯和严重自燃倾向,在抽放瓦斯的同时,容易造成采空区遗煤自燃。因此,监测采空区指标气体的浓度变化对预防采空区自燃非常重要。本文采用最小二乘法对山西阳煤五矿8403工作面高抽巷CO浓度进行分析,拟合得出了高抽巷CO浓度变化曲线,并对拟合方法、拟合效果进行了分析。结果表明,用最小二乘法进行拟合是可行、有效的。结合现场实际条件,分析了高抽巷CO浓度偏高的原因和之所以选取分析高抽巷CO浓度来预测采空区自燃的原因。结果显示,分析高抽巷CO浓度变化可以较早地发现采空区自燃。最后,分析了CO浓度与CO2、O2浓度的相关性,验证了用CO浓度预测采空区自燃的准确性。