地铁隧道在地震作用下的动力响应规律研究

发布时间：2017-08-12 00:09

  本文关键词：地铁隧道在地震作用下的动力响应规律研究

  更多相关文章： 有限差分法 地铁隧道 数值模拟 地震响应 时程分析

【摘要】：我国地铁建设正在迅速发展,而高烈度设防区地铁隧道设计中的结构抗震设计与研究,有许多理论与实践亟待解决的问题。结合西安地铁工程实例,利用FLAC3D有限差分软件,研究了地铁隧道埋深、地震波强度、激振方向、衬砌参数、两隧道间距以及地层条件等因素对地铁隧道动力响应规律的影响,主要研究成果有:(1)在分析土动力本构模型的基础上,阐述了有限差分计算理论及非线性动力分析的具体过程,为利用FLAC3D非线性动力分析地震作用下地铁隧道的动力响应规律奠定了基础。(2)依托西安单洞地铁隧道工程实例,分别研究了不同地铁隧道埋深、地震波、激振方向、衬砌厚度和混凝土强度等级等因素对地铁隧道地震响应的影响,得出E3地震波作用下隧道结构峰值位移比E2地震波作用增大了193.33%,最大主应力增大了211.0%,最小主应力增大了107.64%;隧道结构峰值位移随着混凝土强度等级和隧道衬砌厚度的增加而减小,而隧道衬砌结构应力则在逐渐增加;X向激振作用下隧道衬砌结构的位移和应力都相对较大,此方向对隧道结构的抗震最为不利;埋深从1D(D为隧道直径)增加至6D,隧道结构的峰值位移依次减小8.89%、6.43%、2.53%、3.13%和37.33%,但是衬砌结构最大主应力随之增大。(3)以双洞地铁隧道为研究对象,分析了双孔地铁隧道水平净距变化和小导管注浆加固围岩对地铁隧道抗震性能的影响。隧道峰值位移随着两隧道水平间距增大虽有微小的波动,但总的趋势是逐渐减小的,地铁隧道衬砌结构最大主应力也在逐渐降低,在间距为2.5D后趋于平缓;小导管注浆加固围岩后地铁隧道衬砌结构峰值位移相应减小,X和Z向左右洞拱底的峰值位移分别降低了8.36%、2.32%、1.78%、2.53%,衬砌结构最大主应力和最小主应力峰值分别降低1.83%和10.14%,加固围岩有利于地铁隧道的抗震。研究成果为地铁隧道抗震设计提供了一定的参考和依据。
【关键词】：有限差分法 地铁隧道 数值模拟 地震响应 时程分析
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.28
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 选题背景及研究意义8-10
• 1.1.1 选题背景8-9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外研究动态及发展趋势10-15
• 1.2.1 国内研究动态10-11
• 1.2.2 国外研究动态11-12
• 1.2.3 地下结构抗震分析方法12-14
• 1.2.4 发展趋势14-15
• 1.3 研究内容和研究方法15-16
• 2 土动力本构模型及FLAC3D计算理论16-32
• 2.1 动荷载作用下土体本构关系的特点16-17
• 2.2 土的动本构模型17-24
• 2.2.1 土的黏弹性模型17-22
• 2.2.2 土的弹塑性模型22-24
• 2.3 FLAC3D基本理论24-27
• 2.3.1 有限差分法基本理论24-26
• 2.3.2 空间导数的有限差分近似26-27
• 2.4 动力分析过程27-31
• 2.4.1FLAC3D非线性动力分析过程27-28
• 2.4.2 本构方程28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 单洞地铁隧道地震响应分析32-53
• 3.1 计算模型32-36
• 3.1.1 工程概况32-33
• 3.1.2 计算模型的建立33-34
• 3.1.3 边界条件34-36
• 3.2 计算结果分析36-51
• 3.2.1 不同地震波下隧道地震响应分析36-39
• 3.2.2 不同混凝土强度等级下隧道地震反应分析39-43
• 3.2.3 不同衬砌厚度下隧道地震响应分析43-46
• 3.2.4 不同激振方向下隧道地震响应分析46-49
• 3.2.5 不同埋深下隧道地震响应分析49-51
• 3.3 本章小结51-53
• 4 双洞地铁隧道地震响应分析53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 隧道间距对抗震性能的影响53-60
• 4.2.1 计算模型的建立53-54
• 4.2.2 不同水平净距下位移分析54-57
• 4.2.3 不同水平净距下应力分析57-60
• 4.3 围岩加固对抗震性能的影响60-63
• 4.3.1 计算模型的建立60-61
• 4.3.2 隧道周围土体加固前后位移分析61-62
• 4.3.3 隧道周围土体加固前后应力分析62-63
• 4.4 抗震措施63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 5 结论与展望65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70

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1 ;俄罗斯“愚公”自建地铁隧道[J];广西城镇建设;2010年07期

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3 ;国内跨度最大地铁隧道竣工[J];岩土工程界;2002年01期

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6 朱伟林;徐智华;;顶管近距离穿越运营中地铁隧道的施工技术[J];上海电力;2005年06期

7 张礼杰;张家春;;风险管理在地铁隧道工程中的应用[J];建筑施工;2006年03期

8 黄腾;李桂华;孙景领;岳荣花;;地铁隧道结构变形监测数据管理系统的设计与实现[J];测绘工程;2006年06期

9 陈东巨;;地铁隧道工程渗漏处理技术[J];现代城市轨道交通;2007年04期

10 王海云;;地铁隧道近距离下穿建筑物的保护[J];科技资讯;2007年22期

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1 胡群芳;秦家宝;;2003-2011年地铁隧道工程建设施工事故统计分析[A];第二届全国工程风险与保险研究学术研讨会暨中国土木工程学会工程风险与保险研究分会第一届第三次全体理事会论文集[C];2012年

2 殷德顺;;地铁隧道持续沉降和隧道周围软土的振动流态化[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 郭月容;郑茂辉;;地铁隧道毒气事故的防治与应急处置探讨[A];第三届全国城市与工程安全减灾学术研讨会论文集[C];2010年

4 周希圣;文志云;宋晓波;陈思慧;;运营地铁隧道上方大面积卸载位移控制技术研究[A];2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集[C];2009年

5 贺长俊;杜昕;;地铁隧道防水工程的探讨与对策[A];中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集[C];2004年

6 青二春;廖少明;方宏强;奚程磊;;地铁隧道上方大面积卸荷下的变形实测分析[A];中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会论文集[C];2006年

7 顾俊;吴继敏;丁向东;;地铁隧道非线性地震响应动力分析[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

8 顾俊;吴继敏;丁向东;;地铁隧道非线性地震响应动力分析[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

9 简炼;张金成;刘力;刘永谦;张宁;吴大鹏;余保红;黄照东;杜强;张健保;吕小征;汤石男;赵显志;王勇;;地铁隧道光纤感温火灾预警监测系统[A];中国城市轨道交通新技术（第二集）[C];2007年

10 张笑星;;地铁隧道结构变形和地铁运营安全自动监测的研究和应用[A];中国土木工程学会第十三届年会暨隧道及地下工程分会第十五届年会论文集[C];2008年

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1 首席记者 裘浙锋;地铁隧道上面盖大楼[N];绍兴日报;2007年

2 李鹏;地铁隧道风能可以发电吗[N];北京日报;2009年

3 记者 孟斌　实习生 谷卫艳;我省首家建筑企业进军地铁隧道工程[N];郑州日报;2009年

4 深圳商报驻北京记者 汪涓;深圳地铁隧道蕴藏上亿广告商机[N];深圳商报;2005年

5 本报记者 蔡钰;3小时铺完“4G”[N];首都建设报;2014年

6 记者 李昕;国内首个穿越黄河地铁隧道工程启动[N];兰州日报;2014年

7 迪轩邋燕志华;地铁隧道出现裂缝 南京启动应急预案[N];新华日报;2007年

8 记者 栾姗;“环环相扣”连成地铁隧道[N];河南日报;2009年

9 王宏斌;南京在建地铁隧道出现裂缝[N];建筑时报;2007年

10 本报记者 万晓东;“连环画”现身北京地铁隧道[N];中国消费者报;2004年

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1 刘蕾;列车荷载作用下地裂缝与大角度斜交马蹄形地铁隧道动力相互作用研究[D];长安大学;2015年

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4 刘冠兰;地铁隧道变形监测关键技术与分析预报方法研究[D];武汉大学;2013年

5 富海鹰;地铁隧道非降水法施工引起的地表沉降的研究[D];西南交通大学;2006年

6 黄强兵;地裂缝对地铁隧道的影响机制及病害控制研究[D];长安大学;2009年

7 傅玉勇;层状场地中地铁隧道对沿线地震动及其附近建筑物的影响[D];天津大学;2012年

8 张强;开挖卸荷下既有地铁隧道的竖向变形及其控制研究[D];北京交通大学;2012年

9 赵丹;地铁隧道基底溶蚀风化红层动力特性及长期沉降变形研究[D];中南大学;2013年

10 段光杰;地铁隧道施工扰动对地表沉降和管线变形影响的理论和方法研究[D];中国地质大学（北京）;2003年

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5 王伟;黄土地铁隧道近距离下穿既有地铁构筑物变形与力学行为研究[D];长安大学;2015年

6 范洪亮;基于红外传感器的地铁隧道监测系统的设计[D];黑龙江大学;2015年

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9 陈鹏飞;地铁隧道空气动力学特性及最大运行速度研究[D];北京交通大学;2016年

10 陈霖;地铁隧道着火列车继续运行条件下的烟气特性研究[D];西南交通大学;2016年

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