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多点地震动输入下长大隧道的易损性分析
| 论文题名： | 多点地震动输入下长大隧道的易损性分析 |
| 关键词： | 长大隧道;地震动;多点输入;非均匀不平整场;非线性地震响应;易损性分析 |
| 摘要： | 随着城市交通的迅速发展，为有效地减轻城市地面交通系统所面临的巨大压力，地铁隧道等长大地下结构物在我国各大城市逐渐兴建。同时，长大隧道在地震作用下会出现多种形式的破坏，规范规定隧道在建设初期应进行合理的抗震设计和安全性评估，目前在隧道纵向的易损性分析中地震动大多采用一致输入的方式，但对于长大线状结构物而言，地震动的空间变异特性也会对结构的地震响应产生显着的影响，因此一致输入的方式难以满足我国长大隧道建设的高速发展和抗震设计的新要求，针对长大隧道在地震动多点输入下的易损性研究还有待完善和深入。因此，本文在南京市建宁西路过江盾构隧道的工程背景下，以研究地震动多点输入下长大隧道的易损性分析为目标，开展了以下工作： （1）建立建宁西路过江盾构隧道纵向二维非均匀自由场模型，通过粘弹性人工边界和修正的Davidenkov模型模拟自由场的边界条件和非线性本构关系，并选取天然和人工地震动共20条（一致和多点输入）作为动力荷载输入。通过对自由场进行非线性地震响应分析，分析了地震动不同输入方式、频率成分和幅值下自由场响应的基本特征，同时研究了非均匀不平整场地对自由场地震响应的影响特征。 （2）基于广义反应位移法，对全长2356m的建宁西路过江盾构隧道建立完整的梁-弹簧模型，将从自由场提取的位移作用到接地弹簧上，计算得到隧道接头环间张开量的地震响应。进一步地，通过增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis，IDA)方法计算得到隧道在不同地震强度下基于环间张开量极值的IDA曲线。通过对比发现，相同 PGA 作用下多点输入造成的隧道环间张开量极值比一致输入更大。同时，通过研究发现地震动的频谱差异和场地软硬土层交界面均会对隧道的环间张开量包络线产生重要影响。 （3）通过IDA方法计算得到了盾构隧道在不同频谱和不同强度地震动（共200个工况）作用下的环间张开量极值，并以环间张开量极值和PGA作为结构性能参数和地震强度指标，基于概率地震需求模型绘制盾构隧道在地震动多点和一致输入下的易损性曲线，然后对多点和一致输入下的易损性曲线进行对比分析，并对规范规定的设防地震多点和一致输入下盾构隧道的抗震性能进行易损性评估。最后，通过损伤概率扩大系数 c 定量描述多点输入下隧道环间张开量极值超过性能水准的超越概率相对于一致输入时的扩大程度。 |
| 作者： | 叶霖 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 苗雨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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