Rayleigh波作用下隧洞衬砌内力的解析解

发布时间：2017-05-29 14:11

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

【摘要】：随着社会和经济的高速发展,地下结构在土木水利等众多领域中已得到了广泛应用。和地上结构相比,地下结构并未表现出强烈的惯性运动,因此,人们普遍认为地下结构有良好的抗震性能。然而,自1995年日本阪神大地震以来,历次的几次大地震都对地下结构造成了不同程度的破坏,由此改变了人们的错误看法,地下结构的抗震研究从此受到重视。近年来,由于计算技术的飞速发展,研究中以有限元法为代表的数值分析方法得到了广泛的应用。然而,数值分析方法有其本身的局限性,不能以显式的形式表达出影响结构反应的主要因素,使结构工程师难以了解和掌握各因素究竟是如何影响结构受力和变形的,不利于结构的概念性设计。因此,对于地下结构解析法的抗震研究,仍然具有其特殊的意义。对于S波和P波的入射情况,众多研究人员对于横截面为圆形和矩形的地下结构地震内力都已给出了拟静力法闭合解析解。然而,考虑土-结构相互作用、Rayleig h波入射下隧洞衬砌的截面内力解析解至今比较少见。本论文以浅埋圆形隧洞衬砌为研究对象,采用拟静力法,基于地下结构力学和弹性波动理论,考虑土与结构的相互作用,分别导出了Rayleigh波任意角度入射情况下,浅埋隧洞的纵向、横向变形及内力的解析表达式。然后,通过工程算例,对方法的有效性及Rayleigh波的作用效应进行了分析。研究表明,与SV波作用效应相比,Rayleigh波作用下衬砌的截面内力要大,尤其是轴力要大很多；当Rayleigh波平行于隧洞轴向传播时,衬砌纵向横截面获得最大应力,正应力主要由纵波分量引起,剪力主要由横波分量引起；当Rayleigh波垂直于隧洞轴向传播时,衬砌横向纵截面获得最大内力,截面内力在两种极限接触状态下的差别很小。浅埋隧洞衬砌的抗震设计,应充分重视Rayleigh波的作用效应。最后,对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 圆形隧洞 变形 内力 解析解 土-结构相互作用 接触
【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】：TV223
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 影响地下结构抗震性能的主要因素9-10
• 1.3 地下结构的地震反应特点10-11
• 1.4 地下结构抗震分析方法综述11-12
• 1.5 Rayleigh波作用下地下结构的抗震研究现状12-13
• 1.6 本文的主要工作13-15
• 2 Rayleigh波的特性及分解15-33
• 2.1 地震波的分类及质点运动特性15-17
• 2.2 体波运动方程17-19
• 2.3 Rayleigh波运动方程19-33
• 2.3.1 Rayleigh波运动方程一般解19-23
• 2.3.2 Rayleigh波波速23-24
• 2.3.3 Rayleigh波引起的介质质点位移分量表达式24-26
• 2.3.4 Rayleigh波引起的表面及内部质点的运动轨迹26-30
• 2.3.5 Rayleigh波的分解30-33
• 3 隧洞纵向内力的解析33-53
• 3.1 不考虑土与结构的相互作用35-42
• 3.1.1 视波SV-1的作用分析35-37
• 3.1.2 视波SH-1的作用分析37-39
• 3.1.3 视波P-2的作用分析39-40
• 3.1.4 各视波分量作用的合成40-42
• 3.2 考虑土-结构间的相互作用42-46
• 3.2.1 视波SV-1的作用分析43-44
• 3.2.2 视波SH-1的作用分析44
• 3.2.3 视波P-2的作用分析44-45
• 3.2.4 各视波分量作用的合成45-46
• 3.3 实例应用及分析46-51
• 3.3.1 工程参数46-47
• 3.3.2 求解步骤47-51
• 3.4 本章小结51-53
• 4 隧洞横向内力的解析53-67
• 4.1 自由场分析53-55
• 4.1.1 视波P-153-54
• 4.1.2 视波SV-254-55
• 4.2 土-结构间的相互作用55-61
• 4.2.1 土与结构接触面无滑移55-60
• 4.2.2 土与结构接触面完全滑移60-61
• 4.3 实例应用及分析61-66
• 4.3.1 工程参数61-62
• 4.3.2 求解步骤62-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 结论与展望67-69
• 5.1 本文主要工作及成果67-68
• 5.2 研究展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 林皋;;地下结构抗震分析综述(下)[J];世界地震工程;1990年03期

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

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本文编号：405070