SH波作用下隧道结构动力响应分析

发布时间：2022-02-19 09:51

　　城市化进程的不断推进使得地上空间远不能满足人们日常生产生活的需要,因此我国亟需加快对地下空间的开发和利用。隧道作为一种广为使用的地下空间重要结构形式,由于其断面形式种类繁多,埋置深度不尽相同,对研究地震作用下隧道的动力响应问题带来极大困难。此外,各隧道所处的在自然环境较为复杂使得不同隧道与周围介质的连接情况有所差异,致使隧道在地震作用的下破坏程度不同,因此研究不同断面、不同埋置深度、不同连接情况下隧道周围的动力响应规律对隧道施工和优化隧道设计具有重要意义。为得到在地震作用下不同断面形状、不同埋深和不同边界条件下隧道周围的动力响应规律,本文引进一种新的保角变化方法,该方法可以建立任意形状隧道与圆形隧道之间的映射关系,其克服了以往映射曲墙隧道的困难;通过利用波函数展开法、复变函数法和Graf公式等方法分别得到了不同断面形状和不同边界条件下周围介质和衬砌中位移和应力的解析解,其研究的形状和边界具有典型性且较为符合实际工程的特点;最后通过数值算例分析将本文结果和已有结果进行对比,验证了本文的正确性,并通过具体的参数分析给出不同参数对隧道周围动应力的影响。本文的主要研究内容如下:（1）以洛朗级数... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 SH波散射问题研究现状
        1.2.1 全空间问题研究现状
        1.2.2 半空间问题研究现状
        1.2.3 求解方法现状
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 弹性波基本理论和基本方程
    2.1 弹性动力学基本方程
    2.2 弹性波散射和动应力集中
    2.3 用复变函数表示的控制方程
    2.4 贝塞尔函数
    2.5 本章小结
第三章 保角变换
    3.1 引言
    3.2 映射函数
    3.3 算例
        3.3.1 矩形隧洞
        3.3.2 马蹄形隧洞
    3.4 本章小结
第四章 SH波作用下曲墙马蹄形隧道周围的动态响应
    4.1 隧道模型
    4.2 控制方程
    4.3 介质和衬砌中各自波场及应力
        4.3.1 入射波波场及其应力
        4.3.2 衬砌外边界散射波波场及其应力
        4.3.3 衬砌内折射波波场及其应力
        4.3.4 衬砌内反射波波场及其应力
        4.3.5 介质和衬砌中各自的总波场和总应力场
    4.4 边界条件
    4.5 数值分析
    4.6 本章小结
第五章 SH波作用下具有粘弹性边界矩形隧道周围的动态响应
    5.1 引言
    5.2 隧道模型
    5.3 控制方程
    5.4 波动方程
    5.5 边界条件
    5.6 数值分析
    5.7 本章小结
第六章 SH波作用下浅埋马蹄形隧道的动态响应
    6.1 引言
    6.2 隧道模型
    6.3 控制方程及保角变换
    6.4 波动方程
        6.4.1 区域Ⅰ中的波函数
        6.4.2 区域Ⅱ中的波函数
    6.5 边界条件
    6.6 数值分析
    6.7 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 不足与展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]含半圆形凸起的直角域对平面SH波的地震动[J]. 齐辉,蔡立明,潘向南,高春.  岩土工程学报. 2015(07)
[2]直角域中凸起和孔洞对SH波的散射与地震动[J]. 齐辉,蔡立明,潘向南,张德伟,张洋.  岩土力学. 2015(02)
[3]弹性直角域中半圆形凹陷的SH波散射的稳态解[J]. 齐辉,蔡立明,潘向南,高春.  天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2014(12)
[4]隧洞围岩应力复变函数分析法中的解析函数求解[J]. 祝江鸿.  应用数学和力学. 2013(04)
[5]直角平面内圆形弹性夹杂对稳态入射平面SH波的模糊散射[J]. 刘艳蔚,史文谱.  机械强度. 2012(03)
[6]SH波作用下各向异性弹性半空间中浅埋圆孔附近的动应力集中研究[J]. 陈志刚.  岩土力学. 2012(03)
[7]二维直角平面内多个圆孔对稳态平面SH波的散射[J]. 史文谱,王中训,褚京莲.  船舶力学. 2009(05)
[8]汶川特大地震造成多大损失[J]. 林雪麟.  四川统一战线. 2009(05)
[9]汶川特大地震造成多大损失[J]. 林雪麟.  四川统一战线. 2009 (05)
[10]含有部分脱胶的浅埋圆衬砌对SH波的散射[J]. 赵嘉喜,齐辉,刘殿魁,李宏亮.  固体力学学报. 2008(03)

硕士论文
[1]各向异性弹性半空间中衬砌与SH波的相互作用[D]. 汤铜锁.哈尔滨工程大学 2018
[2]粘弹性界面对隧道动态响应的影响[D]. 靳贺欣.石家庄铁道大学 2017



本文编号：3632683