盾构隧道的纵向地震响应

基于与盾构隧道纵向变形性能相似的梁单元建立盾构隧道纵向等价连续化模型,通过等价刚度的方法考察管片间接头螺栓对隧道结构刚度的影响。分别采用反应变位法和有限元法进行盾构隧道的地震响应研究和抗震性能分析,并以实例比较2种方法的有效性和应用条件。研究结果表明:在盾构隧道的纵向抗震设计时,应采用螺栓最大张开量作为设计的重要控制指标,并应尽量将隧道设计成可适应其变形的柔性结构;采用等价连续化模型进行盾构隧道纵向受力分析时,其等价弯曲刚度受轴向力的影响较大,故在单元等价弯曲刚度计算中计入轴向作用力的影响是十分必要的;螺栓进入塑性受力状态后,建议采用有限元法计算的结果进行抗震设计。

基于反应位移法的盾构隧道纵向抗震分析

结合南京某具体工程,该盾构隧道具有大断面、所处场地地质条件差等特点,将盾构隧道简化为与其纵向变形一致的等价梁,建立等价连续化模型,采用反应位移法进行盾构隧道纵向弹塑性地震反应分析。计算中考虑轴向力和弯矩同时作用,考虑螺栓预紧力的影响。考虑输入地震动水准的影响,考虑输入角度的问题,计算以下几种工况:输入地面速度峰值PGV=0.15m/s(相当于设防烈度7度)和地面速度峰值PGV=0.30m/s(相当于设防烈度8度);入射角度分别为0°、30°、45°、60°。最后将反应位移法计算结果与三维有限元动力时程分析结果进行比较。计算结果表明:接头张开量是盾构隧道纵向抗震的重要指标,建议采用此指标作为抗震设防控制指标;输入角度和输入地震动水准是纵向抗震分析的重要影响因素,应选取最不利荷载情况作为控制工况;反应位移法计算简单,只要参数选取合理,可以得到适合工程应用的结果。

地下管道的纵向地震响应分析与抗震设计研究

基于与盾构结构地下管道(简称盾构管道)纵向变形性能相似的梁单元建立管道的纵向等价连续化模型,该模型将管道简化为黏弹性地基上的连续梁,用非线性弹簧和阻尼器来模拟土与管道结构之间的相互作用。为了探讨盾构管道的纵向地震响应特性,采用地层-管道三维等价连续化有限元模型对某过江盾构管道的地震响应进行了分析。利用动态显式算法进行地震作用分析,主要研究了合理的管道力学模型、管道与地层之间的相互作用以及管道的振动特性。计算结果反映了地基土和盾构管道在地震工况下的相互作用和变形,得出了盾构管道水平位移和应力分布及其随时间变化的曲线,并将计算结果与基于拟实仿真有限元模型的结果进行了对比。

基于反应位移法的小直径盾构电力隧道纵向抗震分析

结合西安市某小直径盾构电力隧道工程,沿纵向将隧道简化为连续梁,建立等价连续化模型;将环间接头简化为转动非线性弹簧和拉压异性弹簧,建立梁-弹簧模型;采用反应位移法对2种模型进行盾构隧道纵向地震反应分析。结果表明:在地震烈度8度区,小直径盾构电力隧道纵向地震响应远小于容许值,因此应重点关注接头张开量指标;等价连续化模型计算简单,但误差较大,建议采用梁-弹簧模型进行隧道纵向地震反应分析。