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原文传递隧道开挖影响下钢筋混凝土框剪结构弹塑性动力分析

论文题名：	隧道开挖影响下钢筋混凝土框剪结构弹塑性动力分析
关键词：	隧道开挖;框剪结构;弹塑性动力分析;钢筋混凝土;建筑物灾变
摘要：	近年来，在我国各大城市中，以地铁隧道为主的城市地下工程已进入大规模的建设阶段。青岛地铁一期工程已于2009年正式投入建设。隧道开挖将引起地表的移动与变形，导致上方的建筑物产生一定的变形和损伤，若这种具有初始变形和损伤的建筑物处在地震作用下，其失稳破坏机理将更加复杂。因此，研究该类建筑物灾变机理和保护机制，对城市隧道开挖影响范围内的建筑物保护具有重要的现实意义。为此，本文依托青岛市地铁一期工程（3号线）科研课题项目（项目编号:SDSITC-0108310），针对地表建筑物受地铁隧道开挖损害后及其受强地震作用再一次损害的工程实际，研究地表变形引起的地表建筑物损伤规律及其在强地震作用下的灾变破坏机理和倒塌机制，考虑材料软化、强度退化等非线性因素的影响，利用有限元软件ANSYS，建立高层钢筋混凝土框剪结构弹塑性有限元模型，并进行结构在隧道开挖影响作用下的分析以及结构在隧道开挖-地震耦合作用下的分析，主要内容如下: 　　 (1)介绍了本课题的研究背景及意义，综述当前隧道开挖、地震对地表建筑物影响的研究现状，提出隧道开挖影响范围内建筑物应建立抗变形-抗地震双重保护机制。　　 (2)详细讨论了隧道开挖对地表建筑物的影响机理，重点介绍在隧道开挖影响条件下建筑物结构的损伤特点; 　　 (3)分结构、构件单元、材料三个层次，深入探讨钢筋混凝土结构弹塑性分析模型，并对比分析了不同模型及分析方法的优劣。利用本文中提出的钢筋混凝土等效材料本构关系，定义了结构模型中梁、柱构件的非线性特性，实现了结构弹塑性有限元模型的建立。　　 (4)介绍结构损伤的基本概念，综述当前对于各种不同层次（材料层次、构件层次、结构层次）的损伤模型的研究现状，并对钢筋混凝土结构整体损伤模型进行了详细的介绍，通过分析对比选取了适合于本文的双参数损伤模型。　　 (5)利用有限元软件ANSYS实现了高层钢筋混凝土框剪结构弹塑性有限元模型的建立，创建了合理的边界以及选取了合适的荷载施加方法，成功地模拟结构在在隧道开挖影响作用下以及在隧道开挖-地震耦合作用下的状态。　　 (6)运用ANSYS对高层钢筋混凝土框剪结构在隧道开挖影响条件下进行分析，获得了隧道开挖过程中随着地表倾斜程度的加剧结构构件内力的分布及变化规律。　　 (7)在ANSYS中选择了合理的方法，成功地将隧道开挖影响与地震作用这一“静”一“动”两种作用耦合。实现了结构处于隧道开挖不同影响阶段下的动力时程分析，得到了钢筋混凝土框剪结构在隧道开挖及地震双重作用下位移、时程曲线的发展变化规律。　　 (8)对钢筋混凝土框剪结构在隧道开挖、地震作用下的进行了结构整体损伤演化分析，得到了在隧道开挖及地震双重耦合作用下钢筋混凝土框剪结构的损伤演化、变化的规律以及结构初始损伤的临界值。
作者：	房全力
专业：	结构工程
导师：	于广明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	青岛理工大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文