隧道结构横向地震响应数值分析与简化抗震设计方法

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文隧道结构横向地震响应数值分析与简化抗震设计方法姓名：余行申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：黄茂松20090301摘要我国地铁和地下快速通道等地下工程建设迅猛发展，地下结构的抗震问题日益受到工程界的重视。虽然地下结构的抗震设计方法众多，但我国还没有制定完善的地下结构抗震设计规范，这是地下结构抗震课题的复杂性与工程应用力求简单性的矛盾结果。因而开展深入系统的理论分析，发展合理而可靠的地下结构抗震设计理论和方法，具有重要的科学意义和工程价值。本文依托上海长江隧道工程，首先采用动力有限元方法分析隧道结构横向地震响应的一般规律，初步研究了地基土性、埋深、结构形状、

2、断面尺寸等因素对隧道结构地震响应的影响规律，考虑了衬砌刚度和厚度变化的减震效应，并结合上海长江隧道工程研究软土地区隧道结构的减震措施，分析注浆的减震效果。为了方便工程应用，本文介绍了等代地震荷载法，探讨了等代地震荷载分布的形式及其合理性，提出了等代水平地震加速度法和惯性力法较统一的形式，并针对上海软土，结合动力有限元计算结果，考虑不同因素的影响，通过计算给出了各修正系数的范围或建议值，完善了等代地震荷载法。文中还对实际工程进行了抗震分析，通过选取典型计算断面并作抗震计算，给出了最不利工况下的抗震设计参数，为工程设计提供参考。最后，回顾了本文的主要内容，指出不足之处，以供进一步研究参考。关键词：

3、地震响应，抗震设计，隧道结构，减震，等代地震荷载法，修正系数AbstractABSTRACTUndergroundstnlcnlreconstructionsuchassubwayisdevelopedrapidly,andtheseismicresistantdesignofundergrounds臼uctureisbeingregardedseriouslybyengineersnow．Therearemanyseismicdesignmethods；however,nospecialseismicdesigncodeforundergroundstructureshasbeenfinis

4、hedinChina,duetotheconflictandgapbetweenthecomplexityinresearchfieldsandthesimplifiedneededillrealprojects．Therefore，deepensystematictheoryanalysis，developingrationalandreliabletheoryandmethodsforundergroundstructureseismicdesign,willprocessimportantscientificsignificanceandprojectvalue．Basedontheke

5、yprojectofYangtzeRiverTunnelinShanghai，thegeneralcharacteristicsoftunnelearthquakeresponsesa北discussedinthispaper．Somefactorsinfluencingthetunnelresponsesa他studiedprimarily,includingsoilproperties，burieddepths，strucRLreforms，crossdimensionsandotherelements．Furthermore，theshockabsorptioneffectiSconsi

6、deredasthestiffnessandthicknessifliningchanged．CombinedwiththeprojectofYangtzeRiverTunnelinShanghai，theshockabsorptioneffectofgroutinginsoftsoilare弱isstudied．Theequivalentearthquakemethodisintroducedforthepurposeofpracticalityinrealprojects．Meanwhile，theformandrationalityofequivalentearthquakeloaddi

7、stributionarediscussed．Arelativeunifiedformisproposedtonormalizethemethodofequivalentaccelerationforhorizontalearthquakeandtheinertialforcemethod．Armedwithdynamicfiniteelementanalysis，therangeorexactv