可變形離散元法及其在地下工程中的應用.pdf

1、隨著地下空間開發(fā)和地下結構建設規(guī)模的不斷加大,地下結構的抗震設計及其安全性評價的重要性、迫切性愈來愈明顯.本文結合天津地鐵1號線工程,針對地鐵區(qū)間隧道結構和地鐵車站結構的抗震問題,提出了基于可變形體模型的離散元法和相應的人工粘滯邊界以及與無限元耦合的方法.對地鐵區(qū)間隧道結構在人工地震波作用下的動力反應進行了分析計算,為地鐵區(qū)間隧道結構設計及抗震設防提供依據；對天津地鐵1號線土城車站結構進行了動力分析計算.得出了地鐵車站框架結構在不同地震

2、波作用下的地震反應.本文利用可變形體模型的離散元方法,分析了剛性樁復合地基樁土共同作用的承載機理.本文的主要工作如下: 1.基于變形體動力學原理,建立了新的可變形塊體單元模型.根據離散元法原理,采用邊-邊接觸關系及動態(tài)松弛法,推導出其理論公式并編制了計算程序.通過選取適當的計算參數對典型算例進行分析計算,得到了靜力平面問題的應力、位移分布及靜態(tài)解的收斂過程,驗證了計算程序和計算參數選取的正確性.證明了該方法用于巖土工程靜力計算的

3、可行性. 2.利用可變形體單元模型的離散元法,針對地鐵區(qū)間隧道結構的震害特點,求出了地下結構在人工地震波作用下的動力反應,為地鐵區(qū)間隧道結構設計及抗震設防提供依據. 3.推導出無限元相應的理論公式并實現在邊界上與離散元的耦合.采用近場土體由離散元模擬,遠場土體由無限元模擬,進行土-地下結構相互作用分析.由靜力問題的收斂性,驗證了計算程序和計算參數選取的正確性,給出了地下結構在地震波作用下的位移反應. 4.依據可變

4、形體模型的離散元方法,對剛性樁復合地基的豎向承載能力以及樁土共同作用過程中樁、土承擔荷載比例的變化規(guī)律進行了計算分析,揭示了剛性樁復合地基樁土共同作用的承載機理. 5.針對天津地鐵1號線土城車站實際工程,使用可變形離散元法對地下結構-土動力相互作用系統(tǒng)進行了分析計算.得出了地鐵車站框架結構在天津波、人工波(中震)及人工波(小震)作用下的地震反應(動內力、動位移).分析了地震反應可能對地鐵車站造成的破壞,對地鐵車站的結構設計提出了