多空洞缺陷对隧道地震响应影响分析

为研究衬砌背后空洞对结构地震响应的影响,从空洞位置、数量、尺寸效应及裂损等方面对某实例工程进行多工况分析。基于波动理论和扩展有限元法,运用ABAQUS建立损伤模型,结合MATLAB生成动力黏弹性边界及地震波等效节点力荷载进行求解,实现静-动分析。结果表明:1)结构各部位主应力对空洞缺陷的敏感性为拱墙处最显著,其次为拱肩,而拱顶相对较小。2)衬砌双侧存在空洞缺陷时,其应力分布比单个空洞情况更为复杂,尤其是双侧拱墙背后存在空洞相比单侧情况,最大拉、压应力值提高了2~3倍。3)拱顶内侧压应力、外侧拉应力随其背后空洞径向深度和环向角度的增大而增大,特别是拱脚内侧承受较大拉应力。4)无空洞时,隧道基本以压应力为主,不易发生裂损;当存在空洞缺陷时,其会放大地震效应,使得结构在0.3g强震作用下,拱脚部位附近的拉应力显著增大,进而发生开裂现象。