Rayleigh波作用下盾构隧洞衬砌内力的解析解

发布时间：2017-03-29 19:19

  本文关键词：Rayleigh波作用下盾构隧洞衬砌内力的解析解，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济的快速发展和人口的急剧膨胀,基础设施建设的脚步日益加快。地下空间的开发与利用是现代社会基础建设的重要组成部分,而盾构法隧洞因其安全性、速度快、扰动小、噪音少等优点在国内外得到广泛应用。虽然,像隧洞这种地下结构具有较好的抗震性能,但在历史上发生的多次大地震中,均有过地下结构遭到严重破坏的情况发生。因此,地下结构的抗震设计越来越受到人们的重视。近年来,随着计算技术的飞速发展,数值方法得到了广泛的应用。然而,数值分析不能以显式的形式表达影响结构内力的关键因素,这并不利于结构的概念性设计。因此,解析法对地下结构抗震分析仍然具有特殊意义。在以往对盾构隧洞衬砌的抗震研究中,不但很少考虑接头对结构抗震性能的影响,而且多数情况下,也只分析了S波或P波单独作用下,衬砌的受力状态。而针对Rayleigh波作用下,其内力解析计算还比较少见。本论文首先采用等效连续化模型,考虑接头对盾构隧洞衬砌整体刚度的削弱影响,将隧洞沿纵向等效为一条弹性地基梁,沿横向等效为匀质圆环,并考虑Rayleigh波的作用对横向等效刚度的影响,通过力学方法推导出衬砌纵向和横向的等效刚度。其次,在前人研究的基础上,求出了在Rayleigh波作用下,衬砌纵向和横向内力计算的解析表达式。然后,通过实例计算,求出在不同周期Rayleigh波作用和不同围岩介质条件下,衬砌纵向和横向的等效刚度,进而求出各个条件下衬砌的内力最大值。对计算结果进行整理分析,并提出了一些对盾构隧洞抗震设计方面有益的结论。最后,对本论文的主要工作进行了总结,并对以后的工作进行了展望。
【关键词】：Rayleigh波 盾构隧洞 变形 内力 解析解
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV554
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 盾构隧洞的简介及特征9-10
• 1.3 地震对盾构隧洞的影响10-12
• 1.3.1 地震对地下建筑物的影响10-11
• 1.3.2 地震对隧洞的破坏11-12
• 1.4 盾构隧洞抗震的研究方法12-13
• 1.5 Rayleigh波作用下地下结构的抗震研究13-14
• 1.6 本文主要内容14-16
• 2 地震波的类型及数学物理描述16-24
• 2.1 地震波的类型16-18
• 2.1.1 体波16-17
• 2.1.2 面波17-18
• 2.2 Rayleigh波的运动方程18-21
• 2.3 Rayleigh波的分解21-24
• 3 盾构隧洞衬砌纵向内力的解析计算24-47
• 3.1 盾构隧洞衬砌的纵向等效模型24-29
• 3.1.1 盾构隧洞纵向等效连续模型的原理24-25
• 3.1.2 盾构隧洞衬砌纵向等效拉压刚度的推导25-26
• 3.1.3 盾构隧洞衬砌纵向等效弯曲刚度的推导26-29
• 3.1.4 盾构隧洞衬砌纵向等效弯曲刚度的修正29
• 3.2 Rayleigh波作用下盾构隧洞衬砌纵向内力的解析计算29-39
• 3.2.1 不考虑土与结构的相互作用30-35
• 3.2.2 考虑土与结构的相互作用35-39
• 3.3 实例计算39-45
• 3.3.1 工程参数39-40
• 3.3.2 求解步骤40-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 盾构隧洞衬砌横向内力的解析计算47-63
• 4.1 盾构隧洞衬砌的横向等效模型47-53
• 4.1.1 盾构隧洞衬砌横向等效连续模型的原理47-48
• 4.1.2 作用在盾构隧洞横断面上的荷载48-52
• 4.1.3 盾构隧洞衬砌横向等效刚度的推导步骤52-53
• 4.2 Rayleigh波作用下盾构隧洞衬砌纵向内力的解析解53-58
• 4.2.1 土与结构接触面无滑移54-57
• 4.2.2 土与结构接触面完全滑移57-58
• 4.3 实例计算58-61
• 4.4 本章小结61-63
• 5 结论与展望63-65
• 5.1 本文主要工作及成果63-64
• 5.2 研究展望64-65
• 参考文献65-69
• 附录A 盾构隧洞衬砌内力计算结果69-77
• A.1 盾构隧洞衬砌纵向内力计算结果69-74
• A.1.1 不考虑土与结构相互作用69-71
• A.1.2 考虑土与结构相互作用71-74
• A.2 盾构隧洞衬砌横向内力计算结果74-77
• A.2.1 围岩与结构无滑移74-75
• A.2.2 围岩与结构完全滑移75-77
• 附录B 盾构隧洞横向等效刚度的推导77-94
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况94-95
• 致谢95-96

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本文编号：275232