穿越软硬地层上升段海底隧道地震响应分析

发布时间：2024-04-20 14:14

　　海底隧道由于不受海上恶劣气候影响,能够保证全天候通车,且结构耐久性好,越来越多地作为跨海工程的选择。与一般山岭隧道不同的是海底隧道主体一般埋置于海下基岩内,而在两端存在有一定坡度的上岸段。上岸段的隧道会从海底基岩上升穿越不同的岩层至地面土层。由于各地层力学性质存在较大的差异性,会在地震作用下产生不均匀位移,从而导致该处穿越不同地层的隧道段随着地层发生不均匀变形,隧道结构在此处发生应力集中,容易发生破坏。因此,有必要分析隧道上升过程中穿越软硬不均围岩时在地震作用下的结构响应,以期能为海底隧道结构设计和防灾决策提供参考依据。本文利用ABAQUS有限元软件对穿越软硬地层的隧道段建立数值分析模型,通过动力时程法与拟静力法分别研究隧道结构的地震响应分析,并进行对比,总结在隧道穿越软硬地层时结构的响应规律。具体研究内容如下:(1)建立简化模型,通过等效刚度法将隧道等效为均质混凝土圆环,水平穿越分层的不同地层。通过《混凝土结构设计规范》结合能量等效原理建立混凝土塑性损伤本构模型,并建立围岩的动力等效线性粘弹性模型。确定无限元的动力边界条件,完成动力以及拟静力两种方法的数值建模。(2)通过动力时程分析...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1混凝土单轴应力-应变曲线

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-12-图2-1混凝土单轴应力-应变曲线由《混凝土结构设计规范》给出的损伤演化参数可以推导出混凝土单轴受压应力-应变关系如下：y={αax+(3-2αa)x2+(αa-2)x3(x≤1)xαd(x-1)2+x(x>1)(2-1)其中，x=εεcy=σ....

图2-2简易围岩模型图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-17-k、n、泊松比v和圆频率w。除这4个模型参数外，计算时仍需四个求解状态变量建立解相关状态变量初始条件，分别为震前围压、剪切模量比G/Gmax、阻尼比D和动剪应变γ。其中，设置所有土层的震前围压为一个标准大气压100kPa，剪切模量比与阻尼比可....

图2-3第一振型图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-18-分别为100000Pa、1、0、0，最后通过ABAQUS软件线性摄动程序中的频率分析步对该简易模型进行分析，绘制第一振型图，如图2-3。由图中可以看出土体的自振频率为3.1164（Cycles/time），则相应的圆频率w=2πf=19.57....

图2-7时程分析法模型

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-22-边界条件与网格划分2.5.1时程分析法本文在第一章中提到，动力分析时边界条件问题主要是模拟地基无限域的辐射阻尼效应，尽量让波在通过人工边界时不发生反射，让波完全透射出去或者被吸收。因此在此基础上国内外发展了如透射边界、粘性边界、粘弹性边界以及....

本文编号：3959529