综合管廊地震响应分析及影响因素研究

发布时间：2020-09-10 13:17

　　地下综合管廊是一种将各类市政管线集中于一体的现代化、集约化城市生命线基础设施。地下综合管廊对于城市浅层地下空间的高效利用率以及其良好的防灾减灾能力能够有效的解决当前城市发展中传统直埋管线所面临的各种问题。随着我国经济的快速发展和城市人口数量的激增,我国现阶段大力提倡和发展地下综合管廊建设,许多城市都开展了综合管廊的建设工作。现阶段,我国关于地下综合管廊地震响应的研究较少,相关的抗震设计规范也不够成熟,所以开展关于综合管廊地震动力响应的研究十分必要。本文主要是通过数值模拟的方法对综合管廊在地震波作用下的动力响应进行研究,主要工作包括:(1)查阅综合管廊抗震研究的相关资料,了解综合管廊的地震响应特征以及常用的研究方法,总结国内外的研究现状,提出本文的研究内容。(2)阐述了用ABAQUS软件对综合管廊在地震波作用下的动力响应进行分析时需要的一些基本知识。首先介绍了动力有限元分析的基础理论,然后对土体的MohrCoulomb模型、混凝土的损伤塑性模型以及土体与结构接触面理论进行了说明,接着对动力无限元边界和一致粘弹性粘弹性边界以及在两种人工边界上地震波的输入法进行阐述,通过简单算例对比两种边界的精度,最后对地震波的选取进行简单说明。(3)建立了10种不同断面尺寸的综合管廊有限元模型,对不同断面尺寸的综合管廊在地震波作用下的动力响应进行分析。以综合管廊结构的加速度放大系数、结构顶板与底板的相对位移以及结构内部产生的最大米塞斯应力值为参考量,对断面尺寸变化对综合管廊结构在地震波作用下的各项反应的影响进行分析,总结出综合管廊断面尺寸变化与综合管廊地震各项参数响应变化的规律。(4)基于第三章中建立的综合管廊有限元分析模型,采用单一变量法对某些可能会影响综合管廊地震响应的因素进行分析,主要包括地震波的频谱特性、地震波的峰值加速度大小,地震波在土体中传播方式、土体分层以及结构的埋设深度。以结构底板的加速度、结构顶板与底板的相对位移以及结构内部的最大米塞斯应力值为考察量,分析这些因素对综合管廊结构地震响应的影响,并提出相关的抗震设计建议。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU990.3
【部分图文】：

示意图,管廊,示意图

图 1-1 综合管廊示意图以来，人们对于结构抗震性能的认识，通常是地下结构的抗震性能要优于导致关于结构地震响应的研究往往只针对地面结构，而对地下结构地震响足。但是，近年来的几次大地震造成的灾害，使很多专家学者认识到了地研究的必要性。日本的阪神地震（1995 年）造成了神户市地铁车站、地下综合管廊的严重破坏，综合管廊 2 号线的底层中壁产生的贯通裂缝，内错位或断开[1,2]。台湾的集集地震（1999 年）中，当地大部分地下隧道都度的损坏，其中约百分之二十五的隧道损坏严重[3]。2008 年的汶川地震所有地下隧道都受到了一定程度上的损害，其中绝大部分的损坏程度严重圣弗朗的 Loma_Prieta（1989 年）地震中，灾区的 BART 地铁在地震中受，其原因是在地铁施工时进行了抗震的加固[5]。以上的地震的震害记录动会造成地下结构的损坏，地下结构其实没有想象中那样牢固，所以对地震动力响应研究刻不容缓。

屈服准则,剪切屈服,偏应力

图 2-1 Mohr-Coulomb 屈服准则时，Mohr-Coulomb 模型的剪切屈服面方程在 = mc ¨ ￠ = 效应力，等效压应力， mc为 Mohr-Coulo面上的形状，其表达式为： cos § ￠( ) ￡§( )¨ ￠定义为￡§( ) = 3 3，是第三偏应力不变

屈服面,模型,不变量,剪切屈服

图 2-1 Mohr-Coulomb 屈服准则用应变不变量时，Mohr-Coulomb 模型的剪切屈服面方程在子午面上为[55 = mc ¨ ￠ = （2，为 Mises 等效应力，等效压应力， mc为 Mohr-Coulomb 模型的偏应着屈服面在平面上的形状，其表达式为： mc= cos § ￠( ) ￡§( )¨ ￠（2，是极偏角，定义为￡§( ) = 3 3，是第三偏应力不变量。

【参考文献】