地铁盾构隧道地震动力响应分析

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1、广州大学硕士学位论文地铁盾构隧道地震动力响应分析专业：结构工程硕士生：指导教师：摘要随着城市交通的快速发展，地下轨道交通成为了解决大中城市和城市交通运输的根本途径，对于21世纪的城市可持续发展有着重要的意义。我国是一个多地震的国家，在汶川地震以后，大量的地下结构受到了严重的破坏。大规模的轨道交通建设，必然会出现地铁地下结构形式的多样化及空间结构的组合，地铁地下结构形式的日趋复杂给地铁轨道交通的抗震性能提出了更高的要求。因此，对于不同组合形式下的地铁盾构隧道地震响应分析是很有必要的。本文针对目前城市地铁盾构隧道地下近距离并行、垂直交叉穿越等复杂组合地铁隧道的抗

2、震性能进行了系统研究，从地下结构地震响应分析的基本原理出发，总结了地下结构抗震的有关震害机理。利用数值模拟方法，基于粘弹性人工边界理论和地下结构动力有限元理论，探讨地铁隧道的地震反应特性。并着重研究了双洞平行隧道、交叉隧道、空间组合双线隧道的动力响应分析，总结了相关地震响应规律。具体的研究内容如下：(1)对地下结构的研究背景和研究现状做了全面的阐述，总结了地下结构的震害特点，分析和阐明已有地下结构的抗震分析方法及计算流程，比较各方法的优缺点和适用性，为地下结构设计方法提供理论依据。(2)基于粘弹性人工边界理论和外源波动输入方法，推导了平面内法向人工边界、平面

3、内切向人工边界以及平面外切向人工边界。基于粘弹性人工边界和波动输入的方法，推导了平面p波垂直入射等效荷载的计算公式,通过算例验证了粘弹性人工边界和地震动输入的精度和准确性。(3)系统介绍了动力有限元的基本理论，包括土的动力本构关系、动力有限元方程的建立和求解、土-结构动力相互作用、地震波的选取，为本文地铁盾构隧道结构地震响应的数值分析奠定了理论基础。I地铁盾构隧道地震动力响应分析(4)基于粘弹性人工边界理论，采用数值模拟的方法对地铁双洞隧道地震动力响应进行研究。在地震p波垂直入射下，针对不同隧道间距、不同隧道埋置深度、不同衬砌刚度和不同地震烈度的双洞隧道结构

4、的地震响应规律进行系统研究。(5)利用ADINA建立了不同组合形式隧道有限元模型,分别研究了不同间距地铁交叉隧道地震动力响应分析、不同组合形式双线并行隧道地震动力响应分析，并对地铁地下复杂组合结构的动力特性规律进行系统的归纳总结。本文研究了地铁盾构隧道的地震反应，得到了盾构隧道结构在地震激励下的一般规律，可对盾构隧道结构抗震设计方面提供参考依据。关键词：粘弹性人工边界；动力有限元；双洞隧道；交叉隧道；动力响应II广州大学硕士学位论文AnalysisofSeismicDynamicResponseofSubwayShieldTunnelMajor:Struct

5、uralEngineeringName:Supervisor:AbstractWiththerapiddevelopmentofurbantraffic,undergroundrailtransithasbecomethefundamentalwaystosolvelargeandmedium-sizedcitiesandurbantransportation,itisgreatsignificancefortheurbansustainabledevelopmentofthe21stcentury.Chinaisamulti-earthquakecount

6、ry.AftertheWenchuanearthquake,alargenumberofundergroundstructureswereseverelydamaged.Large-scalerailtransitconstructionwillinevitablyresultinthecombinationoftheundergroundstructureofsubwayandthecombinationofspatialstructure.Theincreasinglycomplexundergroundstructureofundergroundrai

7、lwayhasputforwardhigherrequirementsfortheseismicperformanceofmetrorailtransit.Therefore,itisnecessarytoanalyzetheseismicresponseofsubwayshieldtunnelunderdifferentcombinations.Thispapersystematicallystudiestheseismicperformanceofcomplexsubwaytunnels,suchasnearundergroundparalleltunn

8、elingandcrosstunnelinginur