上海软土地区隧道竖井节点地震摇摆响应研究

竖井在剪切地震波作用下会产生水平平动和绕重心转动两种广义位移,后者即为竖井的地震摇摆响应。竖井随场地振动方向的摇摆,会引发隧道竖井节点两种地震响应模式,分别是竖井转动伴隧道绕轴线扭转和竖井转动伴隧道竖向平面内弯曲。以上海软土地区若干典型工程案例为背景,采用隧道竖井节点动力解析模型,对以上两种地震摇摆响应进行研究,重点考察竖井转动位移和隧道地震应力。计算结果表明:竖井地震摇摆响应十分微弱,即使在罕遇地震作用下,其转动位移也仅在10^(-4)rad量级;相比于绕轴扭转,隧道竖向弯曲会造成更剧烈的地震响应,其引发的附加动应力远大于混凝土开裂强度;隧道地震应力总体呈现出横截面直径越大,地震应力越大的规律。

海底盾构隧道结构端部效应及抗减震措施研究

海底盾构隧道-竖井连接部位的刚度突变会使隧道结构受到差异位移的作用,形成复杂的空间效应,即隧道结构的端部效应。考虑海床土体的动力非线性特性、盾构隧道管环间纵向螺栓连接以及盾构隧道-竖井柔性接头等因素,建立了苏埃海底隧道工程盾构隧道-竖井连接区段三维精细化有限元模型,研究了海底盾构隧道结构端部效应及抗减震措施。结果表明,在地震作用下,盾构隧道-竖井节点环缝张开量约为常规隧道段的2~5倍,端部效应影响范围约为1.5D(D为隧道直径),隧道结构端部效应随地震动强度的增大而呈非线性增大趋势,低频发育的Darfield波作用比中高频发育的Iwate波作用时引起更大的环缝张开量。盾构隧道端部效应影响范围与盾构隧道-竖井节点自身结构特性相关,受地震波类型及幅值影响较小。增加盾构隧道-竖井节点环缝连接螺栓数量可以有效降低盾构隧道端部环缝张开量,却加剧竖井端墙和盾构隧道结构的地震损伤。增设盾构隧道-竖井柔性连接可将地震波传播引起的结构变形诱导至预设的柔性接头上,减轻盾构隧道端部地震损伤的同时牺牲的是柔性接头处抗震安全性,柔性接头设计能满足预期的地震变形要求。