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海浪作用下海底隧道的地震动响应
| 论文题名： | 海浪作用下海底隧道的地震动响应 |
| 关键词： | 海底隧道;地震响应;海浪作用 |
| 摘要： | 随着现代科学的快速发展以及施工技术的不断完善，海底隧道的建设已成为现实。海底隧道的建成解决了横跨海峡、海湾、海岛之间的交通连接问题，其所产生的巨大的经济效益和社会效益已经逐步走进公众视野。由于海底隧道处于复杂的地质环境和海洋环境中，其建设与维护存在着非常明显的困难，另外海平面上的海浪对海底隧道的稳定性也有着一定的影响。所以，海浪的作用与隧道结构的抗震便是工程中所要解决的两个主要技术难题。 本文以胶州湾海底隧道为工程背景，在现有陆上隧道地震动响应研究的基础上，利用有限元软件 ADINA分别建立结构场模型和流体场模型。考虑粘弹性人工边界、地震及海浪的影响，通过两个模型进行流-固耦合动力分析，研究在不同的海水深度下地震、海浪对海底隧道的动力响应及其变化规律。跟据工程实践经验，对于隧道结构的动力响应分析重点应放在围岩结构和初次衬砌结构上，而对于海底隧道结构，围岩结构的稳定直接关系到整个结构的稳定性。本文重点进行了以下几个方面的工作： (1)不考虑海浪的作用时，在双向地震动力荷载作用下利用有限元软件ADINA，建立了粘弹性边界条件下的二维有限元计算模型，得到了不考虑海浪作用下的海底隧道结构的地震动力时程响应。找出了海底隧道围岩的薄弱点、薄弱面，以便于接下来的研究选取关键点。 (2)考虑海浪的作用时，文章在考虑双向地震和海浪同时作用于海底隧道的情况下，建立了二维分析模型，主要研究海底隧道围岩在不同海水深度下结构的变化，得到了一些结论。 数值仿真结果表明：隧道衬砌结构的地震动响应与地震加速度的变化密切相关；地震作用使得隧道衬砌两侧、拱肩至拱脚区域应力应变显著增大，岩体破坏的临界应力减小，隧道衬砌结构的安全性和稳定性降低；海浪的作用对于隧道衬砌结构的安全性和稳定性有一定的影响，但是不是很显著，且随着海水深度的增加海浪对于海底隧道的影响逐渐减弱，当海水深度达到40m时海浪的影响已经很小可以忽略。 |
| 作者： | 张锴 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 程选生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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