大型水下隧道與附屬豎井的地震響應(yīng)研究.pdf

1、隨著水下交通的快速發(fā)展，水下隧道的震害問題日益突現(xiàn)，特別是深水域、松散土層中的長大型隧道與豎井結(jié)構(gòu)的抗震安全問題亟待解決。然而，該問題涉及水-土-結(jié)構(gòu)的多場耦合，其作用機(jī)理與分析理論極為復(fù)雜，目前對其進(jìn)行的研究尚處于初步階段。本文基于水波動理論、土動力學(xué)理論以及結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論，建立了地震作用下隧道與豎井結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析模型，并結(jié)合數(shù)值仿真分析法，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震響應(yīng)研究。主要完成的工作及相關(guān)結(jié)論如下:
　　(1)從水下圓截面柱體結(jié)構(gòu)

2、動水壓力問題出發(fā)，給出了是否考慮水可壓縮性、表面波效應(yīng)因素影響下的動水壓力計算式，并通過算例分析得出:在對大型地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行動水壓力分析時，可忽略水壓縮性和表面波因素對隧道與豎井地震響應(yīng)的影響。
　　(2)基于彈性地基梁原理，以附加質(zhì)量形式模擬動水壓力，提出了考慮結(jié)構(gòu)自重與地震載荷共同作用的簡化分析模型，推導(dǎo)了考慮隧道與豎并接頭影響的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算式，并借助傳遞矩陣法進(jìn)行了求解。進(jìn)而，利用簡化模型對影響隧道豎井動力反應(yīng)的結(jié)構(gòu)自重、水深

3、等因素進(jìn)行了分析，從中得出:減小豎井截面壁厚、加大豎井埋入土中深度有利于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的降低，而增加水深則使得結(jié)構(gòu)內(nèi)力不斷增大的分析結(jié)論。
　　(3)考慮粘彈性人工邊界條件，提出了水-土-隧道與豎井系統(tǒng)的整體有限元計算模型，研編了計算程序，并分析了地震激勵方向和主要因素影響下砂土和淤泥土地基中隧道與豎井結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)機(jī)理;進(jìn)而討論了接頭剛度對結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形的影響。
　　(4)通過對松散土層中大型隧道附屬豎井系統(tǒng)的穩(wěn)定性措施研究及案