隧道開(kāi)挖影響下鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析.pdf

1、近年來(lái)，在我國(guó)各大城市中，以地鐵隧道為主的城市地下工程已進(jìn)入大規(guī)模的建設(shè)階段。青島地鐵一期工程已于2009年正式投入建設(shè)。隧道開(kāi)挖將引起地表的移動(dòng)與變形，導(dǎo)致上方的建筑物產(chǎn)生一定的變形和損傷，若這種具有初始變形和損傷的建筑物處在地震作用下，其失穩(wěn)破壞機(jī)理將更加復(fù)雜。因此，研究該類(lèi)建筑物災(zāi)變機(jī)理和保護(hù)機(jī)制，對(duì)城市隧道開(kāi)挖影響范圍內(nèi)的建筑物保護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，本文依托青島市地鐵一期工程（3號(hào)線(xiàn)）科研課題項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào):SDSITC

2、-0108310），針對(duì)地表建筑物受地鐵隧道開(kāi)挖損害后及其受強(qiáng)地震作用再一次損害的工程實(shí)際，研究地表變形引起的地表建筑物損傷規(guī)律及其在強(qiáng)地震作用下的災(zāi)變破壞機(jī)理和倒塌機(jī)制，考慮材料軟化、強(qiáng)度退化等非線(xiàn)性因素的影響，利用有限元軟件ANSYS，建立高層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)彈塑性有限元模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)在隧道開(kāi)挖影響作用下的分析以及結(jié)構(gòu)在隧道開(kāi)挖-地震耦合作用下的分析，主要內(nèi)容如下:
　　 (1)介紹了本課題的研究背景及意義，綜述當(dāng)前隧道

3、開(kāi)挖、地震對(duì)地表建筑物影響的研究現(xiàn)狀，提出隧道開(kāi)挖影響范圍內(nèi)建筑物應(yīng)建立抗變形-抗地震雙重保護(hù)機(jī)制。
　　 (2)詳細(xì)討論了隧道開(kāi)挖對(duì)地表建筑物的影響機(jī)理，重點(diǎn)介紹在隧道開(kāi)挖影響條件下建筑物結(jié)構(gòu)的損傷特點(diǎn);
　　 (3)分結(jié)構(gòu)、構(gòu)件單元、材料三個(gè)層次，深入探討鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)彈塑性分析模型，并對(duì)比分析了不同模型及分析方法的優(yōu)劣。利用本文中提出的鋼筋混凝土等效材料本構(gòu)關(guān)系，定義了結(jié)構(gòu)模型中梁、柱構(gòu)件的非線(xiàn)性特性，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)彈

4、塑性有限元模型的建立。
　　 (4)介紹結(jié)構(gòu)損傷的基本概念，綜述當(dāng)前對(duì)于各種不同層次（材料層次、構(gòu)件層次、結(jié)構(gòu)層次）的損傷模型的研究現(xiàn)狀，并對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體損傷模型進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，通過(guò)分析對(duì)比選取了適合于本文的雙參數(shù)損傷模型。
　　 (5)利用有限元軟件ANSYS實(shí)現(xiàn)了高層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)彈塑性有限元模型的建立，創(chuàng)建了合理的邊界以及選取了合適的荷載施加方法，成功地模擬結(jié)構(gòu)在在隧道開(kāi)挖影響作用下以及在隧道開(kāi)挖-地震

5、耦合作用下的狀態(tài)。
　　 (6)運(yùn)用ANSYS對(duì)高層鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)在隧道開(kāi)挖影響條件下進(jìn)行分析，獲得了隧道開(kāi)挖過(guò)程中隨著地表傾斜程度的加劇結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的分布及變化規(guī)律。
　　 (7)在A(yíng)NSYS中選擇了合理的方法，成功地將隧道開(kāi)挖影響與地震作用這一“靜”一“動(dòng)”兩種作用耦合。實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)處于隧道開(kāi)挖不同影響階段下的動(dòng)力時(shí)程分析，得到了鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)在隧道開(kāi)挖及地震雙重作用下位移、時(shí)程曲線(xiàn)的發(fā)展變化規(guī)律。