水下隧道地基地震变形特征与结构地震响应分析

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1、北京交通大学硕士学位论文4．2．3理想流体介质动力反应分析的显示有限元表达式⋯⋯⋯⋯⋯444．3各层介质交界面上节点动力反应的显式有限元表达式⋯⋯⋯⋯⋯．．454．3．1弹性地基与饱和土层交界面节点动力反应的显式有限元表达式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．zI!；4．3．2理想流体与饱和土层交界面节点动力反应的显式有限元表达式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．z174．3．3饱和土体与隧道结构交界面节点动力反应

2、的显式有限元表达式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．z194．4人工边界的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯494．5计算步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯544．6算例与验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～544．7本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯595．水下隧道地震响应有限元计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6l5．1模型的建立和参数的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6l

3、5．3显式有限元计算格式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一625．4输入地震波的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯625．5计算分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．635．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯706．结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7l6．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7l6．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7l参考文献⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．73作者简历⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．77独创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．79学位论文数据集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．81绪论1绪论1．1研究背景和意义近年来，我国经济保持稳定高速增长，城市化、现代化建设取得了令人瞩目的成就，在轨道交通事业的发展中，地下空间得到了越来越广泛的开发和利用，现在国际上普遍认为，2l世纪将是人类开发地下空间的世纪，地下空间也将对人类的生活产生

5、越来越重要的影响。我国河流众多，海岸线狭长，现代交通建设中经常会遇到要穿越江河湖海的情况，这个时候～般的选择是桥梁方案或者水下隧道方案，相比较而言，桥梁的建设会对两岸周边的环境产生影响，建设以及运营受天气因素影响较大，隧道的抗震性和安全性比桥梁要好，另外考虑造价以及产生的社会效益等因素，综合分析对比，得出结论：采用水下隧道的穿越方式较桥梁有比较大的优势。并且，随着沉管隧道、盾构隧道等设计施工技术的飞速发展，水下隧道的建设技术也在不断完善中+，渐渐的显现出了它的重要作用。目前，全世界已建成的水下隧道超过百座，

6、最早的水下隧道建设记录是1982拟在英吉利海峡修建的海底隧道，但由于次年战争爆发而未能将计划付诸于实际，20世纪40年代日本在关门海峡修建的海峡隧道是世界上最早的海峡隧道；日本于1988年在津轻海峡建成了迄今为止世界上最长的海峡隧道——青函隧道，它也与英法两国共同建设的英吉利海峡隧道并举成为上世纪最伟大的海底隧道工程。另外还有同本建设的东京湾海底隧道，丹麦建设的斯多贝尔特大海峡隧道，挪威建设的18座海底隧道等。我国至今也修建了十几座水下隧道，在南京、上海、武汉均已建成穿越长江的公路隧道，另外在最近的几十年里

7、，我国还将考虑建设连接广东和海南两省的琼州海峡的跨海工程，连接大连与烟台的渤海湾跨海隧道，连接港珠澳的伶仃洋跨海工程、连接福建和台湾的台湾海峡跨海工程，并已经在厦门翔安、青岛胶州湾等地建成了海底隧道。目前处在我国大型跨海跨江隧道建设的高峰期，但近几年全球各地却频发高强度地震，如今年4月20日我国四川雅安发生的7级地震、2010年2月智利发生的8．8级地震、2010年1月海地发生的7．3级地震等，长期以来，人们普遍认为地下结构有较好的抗震性能，要优于地上结构，但在这些地震中地下结构也出现了不同程度的破坏，并且

8、震害资料表明：隧道～旦在地震中遭受破坏，其损失将是惨重的。1995年的日本阪神大地震，不仅使地下给排水管道、天然气管道等城市生命线工程遭到严重破坏，地铁区间隧道等大型地下结构也遭到了破坏；2011生r3月同本本州岛海域发生的9．0级强震造成了东京地铁一度停运；2008年汶川大地震中，建设绪论1．2．2模型试验模型试验是地下结构抗震研究中～种重要途径，分为人工震源试验和振动台试验。由于激振力较小，人工震源试验无法反