土岩变化地层长隧道纵向地震响应解析解

土岩地层交界面是制约长隧道结构抗震安全的关键控制节点,但现有设计方法均未考虑隧道沿其纵向的地层变化。基于隧道的动力响应特点提出力学模型,将隧道沿纵向简化为两段处于不同地层条件中的半无限长弹性地基梁。通过求解结构的位移微分控制方程,推导出土岩变化地层长隧道纵向地震响应的解析表达式,并引入位移相位角模拟行波效应,提出了面向工程设计的土岩变化地层长隧道纵向抗震简化分析方法。通过与有限元基准模型在相同条件下的对比分析,验证了该方法的有效性。最后应用该解析公式进行参数敏感性分析,揭示了结构刚度、地层剪切波速比等关键因素对土岩变化地层隧道结构地震响应的影响规律:隧道结构刚度越大,结构内力响应越剧烈,隧道地层突变段的内力峰值差越大,地层突变的影响范围也随之变宽;地层剪切波速比越大,隧道地层突变段的内力峰值差越大,但地层突变的影响范围却不受影响。     

沉管隧道纵向地震响应分析的多体动力学方法

沉管隧道纵向地震响应分析是沉管隧道抗震设计的关键。根据沉管隧道结构的几何特征和结构特点,基于合理假设建立了沉管隧道的多刚体-弹性阻尼铰-阻尼铰动力学模型,并运用多体动力学理论中的离散时间传递矩阵法(MS-DT-TMM)推导出了其数学模型及表达式。通过算例进行了沉管隧道纵向地震响应的时程分析,并将该方法与传统有限元方法的计算结果进行了对比,结果表明了MS-DT-TMM法的可行性和有效性,为快速实现沉管隧道抗震计算分析提供了新的手段。     

沉管隧道管节接头混凝土剪力键压剪破坏试验研究

接头是沉管隧道中最薄弱的一环,在受到地震和不均匀沉降等作用下,接头会发生横向变形,并通过接头中的剪力键传递。目前,国内外沉管隧道管节接头变形规律的研究较少集中在剪力键上,更缺少管节接头整体力学性能试验数据的支持。根据沉管隧道接头构造设计特点,该文提出了一套测试接头压剪承载力和破坏模式的破坏试验方法和加载方案,并开展了几何比尺为1:10的管节接头压剪试验,研究接头在低周往复剪切荷载下的力学性能,记录其荷载-位移曲线,最终获得接头压剪刚度曲线。试验结果表明,管节接头和单个剪力键的承载力分别是310 kN/355 kN（正/负向）和88 kN,均比设计承载力高。而接头剪力键的破坏模式主要表现为局部翘曲破坏和凸榫根部拉裂破坏。     

地震三维分量峰值与频谱特性影响因素分析

地震三维分量的强度与频率特征及其各分量相关性对确定空间结构地震反应分析的多维地震输入至关重要。本文选取546条包含完整三分量的地震记录,对水平两分量、竖向与水平分量的加速度峰值(PGA)比、速度峰值(PGV)比、傅氏幅值峰值比A以及3个方向分量的傅氏主频进行了统计分析,研究地震多维分量的幅值与频谱特性及其各分量相关性,分析场地条件、远近场对其的影响。结果表明:强度参数PGA、PGV与A的水平两分量比值随震中距、场地条件的变化较小,对形式规则简单的结构可取为0.8,对于复杂的空间结构,水平两个分量强度参数比为1.0的地震双向输入工况也应考虑。竖向与水平分量峰值比与场地条件密切相关,土层越软弱,比值越小,给出了竖向与水平分量地震峰值比与场地条件的关系式;同时,分析了不同场地与震中距下地震3个分量傅氏主频的范围。当震中距大于100 km,地震3个分量超过87%傅氏主频,在0~2 Hz之间。对C、D、E类相对软弱的场地,竖向分量傅氏主频f₃高于水平分量f₁、f₂。     

非一致激励下长距离输水隧道地震响应分析

近年长隧道结构震害频发，随着调水工程大规模建设，长距离输水隧道抗震性能的重要性愈加突出。在隧道传统抗震分析方法的基础上，针对非一致地震动作用下地基土－长距离输水隧道体系的地震响应问题，建立了非一致激励下长距离输水隧道的大规模地震响应分析方法，并以上海市某重点工程中的长距离输水隧道为工程应用，计算模型中不仅考虑了土体的动力滞回非线性、土体与隧道之间的接触非线性等因素，而且引入“附加质量法”来考虑了地震作用下输水隧道内水体的动水压力作用。通过与一致激励的计算结果对比，表明非一致地震激励会显著增加输水隧道结构的内力和变形响应，从而对隧道抗震产生不利影响。研究结论可为长输水隧道结构的抗震设计和分析提供科学依据。     

软土浅埋框架结构抗震计算方法评价

摘要：我国地下工程结构的抗震设计主要采用等效静力法,国外则提出了自由场变形法、反应位移法等方法。本文分析评价等效静力法、自由场变形法和反应位移法应用于软土地下结构抗震设计的差异。分析中设定表征软土地下结构的基准模型,并以动力时程分析给出地下结构的地震响应。假定地质条件和结构埋深不变,通过比较分析随基准模型的结构刚度变化时计算变形和内力的差异,评价三种拟静力地下结构抗震设计方法的适用性。结果表明,等效静力法对刚度较大的浅埋框架结构适用性较好,其它情况计算的结构变形和内力偏大;自由场变形法适用于浅埋框架结构刚度较小或与周围地层刚度接近的情况,且倒三角形分布力模式优于集中力模式;反应位移法可适用于不同刚度软土浅埋框架结构的抗震设计。     

沉管隧道大比尺管节接头压弯试验研究

沉管隧道接头遭遇地震作用时,会发生压弯变形,而接头刚度最能表征其变形规律。目前,缺少沉管隧道接头力学性能试验数据,同时设计或计算分析采用的接头刚度模型没有充分的验证。根据接头构造设计特点,进行几何比尺为1∶10的大比尺管节接头压弯试验,研究接头在轴向压力为500 k N下的弯曲变形规律。试验结果表明,随着轴向压力的增加,接头轴向压缩刚度有明显的增加;随着弯矩的增大,接头转角呈非线性增长,与此同时接头张开量呈反对称变化;卸载后接头存在一定的轴向和弯曲残余变形。     

拆撑振动对周边环境和结构影响的测试与分析

以上海市人民广场地铁换乘大厅枢纽工程为研究对象,围绕着绿色施工技术对在拆除临时支撑过程中的地下结构进行了振动监测,以保证施工周边区域的正常旅游商贸功能和舒适居住环境,同时评估施工过程中强烈振动下结构的安全和稳定性.研究分为两部分:一方面根据结构加速度响应实测数据分析结构在施工过程中振动能量的衰减规律,得出本工程施工方法的环境安全影响距离;另一方面根据结构应变监测数据,分析得出支撑拆除不会对结构产生破坏性作用或者其他不良影响的结论.     

穿断层分段柔性接头隧道纵向地震响应解析解

地震发生伴随的断层错动是穿断层隧道灾变防控的重点和难点，目前比较有效的措施是通过设置柔性接头来适应断层的错动，但是对于柔性接头隧道的分段设计和参数取值缺少理论依据。以穿断层分段柔性接头隧道为研究对象，将分段隧道简化成有限长梁，隧道接头简化为剪切和弯曲弹簧元件，围岩简化为Pasternak双参数地基。为了合理考虑断层场地的不连续性，将断层带及上、下盘的非连续位移场等效为荷载施加在隧道梁上。基于建立的控制方程及边界条件，推导出分段柔性接头隧道在断层错动作用下的纵向地震响应解析解。通过与相同计算条件下的模型试验和数值计算结果对比分析，验证了解析方法的正确性。最后应用解析解对穿断层分段柔性接头隧道设计的关键参数进行敏感性分析，揭示了分段柔性接头布置方式和隧道本体-接头刚度比等因素对隧道结构内力响应的影响规律。结果表明：设置柔性接头可有效降低断层带影响区域内隧道结构纵向的内力响应，且柔性接头数量越多，隧道结构内力响应越小，若将柔性接头分别布置于断层错动面、断层与上/下盘交界面处，可以显著降低隧道结构的内力响应；而通过调整接头刚度来增大隧道本体-接头刚度比可以进一步降低隧道结构的内力响应。研究可为...