基于不同地質(zhì)條件的開挖隧道橫斷面地震響應(yīng)分析研究.pdf

1、本文以日本某高速公路兩段地下開挖隧道為研究對象，分別對處于土層剛性差異較大的封閉式隧道結(jié)構(gòu)和處于軟弱沖擊粘性土的開放式隧道結(jié)構(gòu)建立有限元模型，利用大型有限元分析軟件TDAPⅢ，采用反應(yīng)加速度法和時程分析法對土（平面應(yīng)變單元）-結(jié)構(gòu)（梁單元）的整體二維有限元模型進行大地震作用下的非線性分析，通過對有限元模型地震反應(yīng)結(jié)果的對比分析，驗證了反應(yīng)加速度法這樣的靜力分析方法的適用范圍，并分析比較土的等價剛性和R-O非線性模型對地下結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)的

2、影響。主要工作和成果如下:
　　一、相關(guān)理論和分析方法的研究。通過對比抗震分析方法的優(yōu)劣，包括靜力和動力分析方法，選擇反應(yīng)加速度法和動力時程分析法作為本文的抗震分析方法。
　　二、建立隧道橫斷面二維有限元模型。利用大型有限元分析軟件TDAPⅢ，在考慮結(jié)構(gòu)材料非線性的基礎(chǔ)上，確定土層范圍并根據(jù)結(jié)構(gòu)特性建立土（平面應(yīng)變單元）-結(jié)構(gòu)（梁單元）的整體有限元模型。介紹了地震波特性、阻尼比的設(shè)定等。
　　三、基于土的等價線性，分別

3、采用反應(yīng)加速度法和時程分析法對封閉式雙層兩跨隧道結(jié)構(gòu)的橫斷面二維有限元模型進行抗震分析計算，通過對土層、結(jié)構(gòu)的相對變形和結(jié)構(gòu)單元的彎曲、剪力校核以及結(jié)構(gòu)端部單元的彎矩-曲率曲線對比分析。得出:在土層剛性差異較大，地震作用下沿深度方向土層剪切應(yīng)變或相對變形極小的情況下，反應(yīng)加速度法這樣的靜力分析法作為結(jié)構(gòu)的抗震分析方法是能夠滿足結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求和安全保障。
　　四、基于土的等價線性和R-O非線性模型，采用動力時程分析法對開放式單層雙跨

4、隧道結(jié)構(gòu)的橫斷面二維有限元模型進行抗震分析，通過土層、結(jié)構(gòu)的相對變形和結(jié)構(gòu)單元的彎曲、剪力校核以及關(guān)鍵位置單元彎矩-曲率滯回曲線的對比分析，總結(jié)出:基于土等價線性的動力分析是采用Rayleigh阻尼來評價模型整體阻尼，不能充分反應(yīng)土層在強震下的非線性耗能能力，同時土層剛度即使在相當(dāng)大的應(yīng)變下也始終不變，這就造成了結(jié)構(gòu)反應(yīng)偏大，在有些情況下甚至無法滿足設(shè)計要求。而采用土層非線性模型，可直接地考慮土層在強震作用下的非線性履歷耗能，同時在大應(yīng)