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地铁隧道地震反应分析及土—结接触面问题初探
| 论文题名： | 地铁隧道地震反应分析及土—结接触面问题初探 |
| 关键词： | 地铁隧道;地震反应分析;接触面单元;圆形隧道;隧道衬砌;对比分析;原理与应用;相对位移;土与结构;人工边界;模拟结果;分布规律;动力反应;场地条件;有限差分方法;有限差分程序;线性和非线性;隧道地震反应;马蹄形;开发地下空间 |
| 摘要： | 随着我国经济的飞速发展,城市规模的不断扩大,开发地下空间已经成为了解决城市交通问题的主要手段。正确的认识地铁隧道的地震响应,合理的给出地铁隧道结构的抗震设计方法和安全性评价则成为一个非常重要的问题。本文简要评述了地下结构抗震分析现状及土与结构接触面问题的研究进展,利用有限差分程序FLAC软件模拟地铁隧道的地震反应,并对土与结构的接触面问题进行初步研究。具体内容如下: 1.有限差分方法的原理与应用 学习了FLAC软件的计算原理,对摩尔-库仑模型在程序中的实现进行了详细介绍；在边界处理上,通过具体算例研究了人工边界的选取方法,对比分析了不同人工边界的选取对数值模拟结果的影响,确定了散射场地震反应分析输入边界的地震动输入方法。 2.圆形隧道的地震反应 在未考虑土与隧道衬砌之间的脱离和滑移情况下,对圆形隧道进行了线性和非线性的地震反应分析,模拟结果表明:隧道衬砌动轴力最大值位于隧道下部,动弯矩极值在隧道与竖向对称轴成45°角附近较大,动剪力极值在隧道竖向对称轴左右两侧较大。 3.土-结接触面单元原理及对圆形隧道动力反应的影响 研究了FLAC程序中接触面单元的原理与应用方法,并对土与隧道衬砌之间施加接触面单元的情况与未施加接触面单元的情况进行了地震反应对比分析,给出了隧道衬砌在施加接触面单元与未施加接触面单元两种情况下的动内力极值的对比分布图,以及在考虑滑移情况下土与隧道衬砌相对位移极值沿圆周的分布规律。 4.场地条件、隧道形状对隧道动力反应的影响 研究了在同一地震动作用下不同土质、不同埋深条件对圆形隧道洞项与洞底相对位移的影响,同时,在相同场地条件下对不同形状的隧道(矩形、马蹄形)进行了地震反应的对比分析,给出了矩形和马蹄形隧道的动内力极值分布规律,并与圆形隧道作对比,讨论了不同形状隧道地震反应的差别。 |
| 作者： | 张孝波 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 景立平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国地震局工程力学研究所 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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