大直径城铁隧道下穿南水北调中线总干渠地震效应研究

发布时间：2022-10-29 13:37

　　本文以郑州机场城际铁路大直径盾构隧道下穿南水北调中线总干渠为背景,利用有限元分析软件ANSYS,采用动力时程分析法、反应位移法、反应加速度法及整体式反应位移法等多种抗震设计方法,基于平面应变模型和三维模型对该下穿隧道及其上的总干渠结构进行了抗震设计方法适用性、规律性以及交叉结构相互影响的动力响应分析研究。（1）基于平面应变模型,采用动力时程分析法、反应位移法、反应加速度法及整体式反应位移法,对比分析了不同土层条件、不同结构埋深等11种工况下隧道的结构内力变化规律,结果表明:反应位移法和动力时程分析法的内力变化规律相似,计算结果更为接近且高于时程分析,对于该工程及类似工程,推荐采用反应位移法进行地下结构抗震设计。（2）基于平面应变模型研究了反应位移法在地震作用下不同影响因素（不同土层条件、不同结构埋深、地面有既有建筑结构和基坑缺陷等15种工况）对隧道衬砌结构内力变化的影响机制和规律,明确了反应位移法在本隧道结构抗震设计中的适用性。计算结果显示:不同土层条件时,内力极值变化幅度在1.0%以内;不同结构埋深时,随埋深的逐步增加,结构内力呈现减小趋势;且不同土层条件、不同结构埋深时弯矩的极值点... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 存在的问题
    1.4 主要研究内容
    1.5 研究方法和技术路线
2 主要抗震设计方法
    2.1 动力时程分析法
        2.1.1 动力边界
        2.1.2 动力阻尼
        2.1.3 地震动输入问题
    2.2 反应位移法
        2.2.1 动力弹簧刚度
        2.2.2 地震土压力
        2.2.3 地震剪应力
        2.2.4 地震结构惯性力
    2.3 反应加速度法
        2.3.1 水平有效加速度
    2.4 整体式反应位移法
    2.5 本章小结
3 抗震设计方法适用性及其影响因素
    3.1 依托工程背景
        3.1.1 结构形式及材料等级
        3.1.2 下穿段地质概况
        3.1.3 抗震设防情况
    3.2 数值模型构建
        3.2.1 单元选择
        3.2.2 边界确定
        3.2.3 本构模型及材料属性
        3.2.4 模型建立
    3.3 抗震设计方法适用性研究
        3.3.1 结构抗震设计方法对比研究
        3.3.2 多因素影响下抗震设计方法适用性
    3.4 推荐抗震设计方法隧道多因素影响机理分析
        3.4.1 计算结果分析
        3.4.2 抗震设计建议
    3.5 本章小结
4 地震作用下盾构隧道下穿总干渠空间结构动力响应分析
    4.1 数值模型构建
        4.1.1 单元选择
        4.1.2 边界确定
        4.1.3 本构模型及材料属性
        4.1.4 模型建立
        4.1.5 计算参数及工况说明
    4.2 隧道横向地震反应动力响应分析
        4.2.1 总干渠结构动力响应结果分析
        4.2.2 隧道衬砌动力响应结果分析
    4.3 隧道纵向地震反应动力响应分析
        4.3.1 总干渠结构动力响应结果分析
        4.3.2 隧道衬砌动力响应结果分析
    4.4 三维模型与平面应变模型的对比分析及抗震优化建议
        4.4.1 结果对比分析
        4.4.2 抗震优化建议
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 主要创新点
    5.3 研究展望
攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]地铁框架-管涵式车站结构三维地震响应分析[J]. 李雪,黄小平,李翀,王秀志,黄爱军,袁勇.  自然灾害学报. 2018(06)
[2]水体-结构-地基耦联的拉西瓦拱坝地震响应分析[J]. 付杰,张建伟,王涛.  华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(05)
[3]轨道交通地下结构抗震设计相关反应加速度法分析[J]. 彭有宝,王鑫.  地震工程学报. 2017(06)
[4]土-结构相互作用分析中几类地震输入方式的比较[J]. 赵密,王利涛,高志懂,杜修力,黄景琦.  震灾防御技术. 2017(03)
[5]河南建设中原城市群[J].   城市规划通讯. 2017 (12)
[6]地震作用下地铁隧道与邻近建筑相互影响研究[J]. 卢致强,曹平,李冀伟,刘建伟.  城市轨道交通研究. 2017(04)
[7]基于黏弹性边界的地震动输入方法和边界条件选择研究[J]. 孙纬宇,欧尔峰,严松宏.  地震工程学报. 2016(06)
[8]软弱围岩隧道变形破坏机制及处治措施[J]. 陶云平.  华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(01)
[9]地下结构抗震分析中地震动输入方法的比较研究[J]. 汪精河,周晓军,毛露露,胡鸿运.  现代隧道技术. 2015(03)
[10]地下工程数值计算中地震动输入方法选择及实现[J]. 赵武胜,陈卫忠,郑朋强,于建新.  岩石力学与工程学报. 2013(08)

博士论文
[1]浅埋地下结构地震反应分析及设计方法研究[D]. 王文沛.北京工业大学 2012

硕士论文
[1]地铁交叉隧道地震响应特性研究[D]. 唐金良.西南交通大学 2014
[2]盾构隧道地震反应和影响因素分析[D]. 杨宁波.中国地震局工程力学研究所 2013
[3]地铁隧道地震反应规律和震害机理研究[D]. 邹炎.中国地震局工程力学研究所 2012
[4]近断层地铁隧道地震作用下动力响应数值模拟研究[D]. 刘洋.北京交通大学 2009
[5]浅埋隧道地震动力响应数值分析及研究[D]. 朱永生.西南交通大学 2006



本文编号：3697784