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沉管隧道抗震数值分析

作　者: 陈贵红
导　师: 高波
学　校: 西南交通大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 沉管隧道抗震数值分析
分类号: U451
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 755次
引　用: 22次
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内容摘要

由于沉管隧道在跨越水道上所具有的优越性，我国随着经济的发展，必然将沉管隧道作为穿越河流、港湾、海底的重要手段，在被河流港湾分割的城市，用沉管隧道联系城市交通尤其具有优越性。然而，沉管隧道一般修建在软弱地层中，埋置浅，受地震影响大，同时由于沉管隧道的重要性及在水下的特殊性，一旦破坏将产生灾难性后果，因此，对沉管隧道进行抗震研究是十分必要的。目前，国内外对沉管隧道进行抗震分析时，大多采用简化计算模型，将土的作用以等价弹簧和阻尼器代替，不能适当模拟土既是地震波的传播介质又是结构物的支承介质的双重作用。动力有限元法的连续介质模型很好的解决了这一问题，数值计算理论和计算机技术的发展为该方法的应用奠定了坚实的基础，然而，目前这方面的应用还很少。本文利用南京长江沉管隧道的基本资料，探讨了如何利用动力有限元法对沉管隧道进行抗震分析，并利用这一方法分析了埋深、地质条件、水、边界条件等因素对沉管隧道地震反应的影响。分析结果表明，与采用粘性边界相比采用简单边界计算的结果是偏大的；采用简单边界时横向计算范围取六倍洞宽就足够了；在对沉管隧道进行横断面地震分析时采用二维分析就行了。沉管隧道的地震反应随着埋深的增加而增加；在硬岩中沉管隧道的地震反应要大些；水与结构的耦合对沉管隧道的地震反应影响不大。以上结论可供有关人员进行抗震设计和抗震分析参考。

全文目录

第1章绪论  8-19
  1．1 隧道震害与作用机理  8-10
    1．1．1 隧道震害实例  8-9
    1．1．2 隧道震害分类  9-10
    1．1．3 隧道震害作用机理  10
    1．1．4 抗震措施  10
  1．2 隧道及地下结构抗震研究综述  10-16
    1．2．1 地下结构动力反应特点  10-11
    1．2．2 地下结构抗震研究发展概况  11-12
    1．2．3 国内外地下结构抗震研究方法  12
    1．2．4 地下结构抗震分析的实用方法（理论分析）  12-16
  1．3 沉管隧道抗震研究  16-19
    1．3．1 沉管隧道的发展前景  16
    1．3．2 沉管隧道抗震研究的必要性  16
    1．3．3 沉管隧道抗震研究现状  16-18
    1．3．4 本文采用的分析方法  18-19
第2章动力有限元理论  19-28
  2．1 动力平衡方程的建立  19-24
    2．1．1 质量矩阵  20-21
    2．1．2 阻尼矩阵  21-22
    2．1．3 应变矩阵  22-23
    2．1．4 应力—应变关系  23-24
    2．1．5 刚度矩阵  24
  2．2 动平衡方程的求解  24-28
第3章动力有限元模型及其参数选取  28-44
  3．1 单元简介  28-31
  3．2 材料模拟与参数选取  31-37
    3．2．1 岩土材料  32-33
    3．2．2 二维分析中的衬砌材料  33-35
    3．2．3 三维分析中的衬砌材料  35-37
  3．3 水与结构的耦合  37-38
  3．4 边界条件处理  38-39
  3．5 接头模拟  39-40
  3．6 地震波的选取  40-41
  3．7 有限元模型  41-44
第4章计算结果与分析  44-66
  4．1 合理计算宽度的确定  44-48
  4．2 地质条件对隧道地震反应的影响  48-51
  4．3 埋深影响  51-55
  4．4 边界条件影响  55-57
  4．5 结构响应对阻尼值的敏感性  57-59
  4．6 水的影响  59-62
  4．7 柔性接头影响  62-63
  4．8 二维与三维分析比较  63-66
结论  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  71

沉管隧道抗震数值分析

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