盾构隧道横向地震响应规律研究

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1、第26卷增1岩石力学与工程学报Vol.26Supp.12007年7月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJuly，2007盾构隧道横向地震响应规律研究1，2132孔戈，周健，徐建平，许敢(1.同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2.上海唐兴土木工程顾问有限公司，上海200237；3.武汉长江隧道工程中铁隧道集团联合体指挥部，湖北武汉430071)摘要：盾构隧道衬砌是典型的装配式衬砌，各种类型接头的存在使得它与整体式衬砌的力学特性存在较大差异。将管片横向接头考虑为旋转弹簧、管片环间接头考虑为剪切弹

2、簧的梁–弹簧模型能够真实地反映管片衬砌的力学行为，但该模型目前仅应用于静力及拟静力分析。将动力有限元方法和梁–弹簧结合起来，提出一种盾构隧道横断面地震响应分析的动力有限元计算模型和方法，这种方法能够有效地模拟地基与结构之间的动力相互作用，能够模拟不同管片接头形式及纵向拼装方式的影响，并且具有很高的计算精度和效率。随后利用该方法对武汉长江隧道工程盾构段典型横断面进行了隧道地震响应分析，研究了不同的结构及接头参数对结构受力与变形的影响规律以及地基加固的减振效果。分析结果表明，管片横向、纵向接头刚度以及管片厚度的改变对衬砌整体变形的大小影响较小，但对衬砌内力

3、尤其是剪力和弯矩的影响显著，三者的增大都会增大结构的内力，而对盾构隧道周围的土体采取适当方法进行地基加固处理，能有效降低结构的内力和变形，减震效果显著。关键词：隧道工程；地震响应分析；盾构隧道；多次透射边界；接头中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2007)增1–2872–08STUDYONCHARACTERISTICSOFTRANSVERSESEISMICRESPONSEOFSHIELDTUNNEL1，2132KONGGe，ZHOUJian，XUJianping，XUGan(1.DepartmentofGeotechnica

4、lEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2.ShanghaiTangxingCivilEngineeringConsultantsCo.，Ltd.，Shanghai200237，China；3.ChinaRailwayTunnelGroupJointCommandingDepartment，WuhanChangjiangTunnelEngineering，Wuhan，Hubei430071，China)Abstract：Comparedwithseismiccoefficientmethod

5、andresponsedisplacementmethod，dynamicfiniteelementmethodcouldwellsimulatetheseismicwavepropagationinthesoilandthedynamicinteractionbetweenthestructureandthesoilmoreeffectively.Itisregardedasoneofthemostrationalapproachesinseismicresponseanalysisofundergroundstructures.Theexisten

6、ceofvarioustypesofjoints，oneofthetypicalcharacteristicsofprefabricatedliningstructures，makesthemechanicalperformanceofshieldtunnelliningsquitedifferentfromthatofmonolithiclinings.Thebeam-springmodeliswidelydeemedtohavethecapacityinsimulatingtheactualmechanicalbehaviorsofshieldtu

7、nnelliningswithtorsionandshearspringsbeingusedtosimulatethesegmentjointsandlongitudinaljointsofthelinings，respectively.However，inthismodel，thesoillayerssurroundingthetunnelcanbealsosimulatedbysprings，whichconfinesittostaticorquasi-staticanalysis.Combiningthedynamicfiniteelementm

8、ethodandthebeam-springmodel，anewtransverseseism