【精品】纵向抗震分析方法

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1、韩大建1999珠江水下沉管隧道的抗震分析与设讣（I）——时程响应法韩人建1999珠江水下沉管隧道的抗震分析与设计（II）——行波法韩大建1999沉管隧道地震响应分析的等效质点系模型探讨LoannisAnastasopoulos;NonlinearResponseofdeepimmersedTurrneltostrongseismicshaking.《沉管隧道设计与施工》陈韶章《地下结构抗震》阎盛海1基木假定和简化模型进行动力分析时，基于如下的假定：1）假定地基的振动特性并不受隧道存在的影响。而表曲层的剪切振动基本模型通常在地基位

2、移中是最卓越的，在地震时认为隧道产牛影响以故大考虑。2）在地震分析中不考虑隧道本身的惯性力。3）根据地基沿隧道轴向变形來计算隧道变形，假定隧道是放在弹•性基础上的一根梁。4）分别研究分析隧道轴向和垂丸于隧道轴向这两个方向的水平振动。横向地震波作川简化模型纵向地震波作川简化模型对于长型输水管道结构，由于沿线会有地质变化。因此需对其进行全线模拟，当然对其进行三维模拟将会更加真实精确1.1简化物地下输水管道简化为梁单元。（在ansys屮自定义界面梁单元）输水管道周围的土体简化为等效质量质点，土和土之间的作用力简化用弹簧单元等效。（其小

3、所釆用的等效原则为：a）第一阶频率相等；b）第一阶动能相等；c）地震加速度％相等;d）第一阶阻尼系数g相等。）管道和土Z间相互作用，用弹簧单元模拟。柔性接头连接也可用小刚度系数的弹簧单元模拟；1.2具体参数的确定方法同时用简化公式和静力有限元确定给出，加以比綾，最后给曲结论;1.2.1周围土体，等效质量质点和等效弹簧刚度系数a）沿管线的地基土b）土切片c）体切片有限元网格此种等效相当于是将原來的土体的多质点体系按照等效原则等效为单质点体系。得到下而的等效公式：K产Me厨加,，必，为有限元网格中地i个集中质量和剪切阵型分量；n为网

4、格节点总数；①为横断血笫一•阶频率。1.2.2土质点Z间的相互作用弹簧刚度系数1）横向水平振动时的剪切弹簧常数/®irfi假定单元j界血是固定的，而单元i是剪切振动的基本模型变形。令笫i个换算质量“屋处产生单位位移5=1,计算总剪力PP=£AjGj^j/A/=K横向7=12）纵向振动时牌簧常数按上面的方法，同理，川三维模型建立求得。可羔器S益豐專模型朋亍模拟。如卜图15010050-50-100-150-200246810121416182022242628Time

5、sec

6、&oes、UJOJUO匸e」①一①oo<2.2材料参数

7、表1GD管沟所在场地岩性静态参数项目重度(kN/m3)静弹性模fi(GPa)静剪切模S(Gpa)静泊松比内摩擦角(度)内聚力(MPa)中等风化花岗岩256.333」20.2732.626.94微风化花岗岩25.89.083.460.1839.247.56表2GD管沟所在场地岩性动力参数风化程度横波(m/s)纵波(m/s)动弓巾模杲Ed(xlO3MPa)动剪模暈Gd(xlO’MPa)动泊松比vd中等风化1482355715.335.510.38微风化1969437627.7210.100.35农3混凝上的有关物理参数名称符号C30

8、静弹性模量(MPa)Ec3.OOX1O4轴心抗压强度设计值(MPa)Ri15.0轴心抗拉强度设计值(MPa)Rc1.50泊松比0.167重度(kN/n?)Yc25动弹模(GPa)Ed39动泊松比Yd0.1672.3儿种分析模型（下而模型均以5m以五米设一段）模型一：90m长，连续直管段，周围介质均值，管末端自由的分析模型模型二：90m长，连续直管段，周围介质均质，管末端固定的分析模型模型三：90m长，连续直管段，周围介质均质，管末端也用一定刚度连接的分析模型（做刚度敏感性分析）模型四：90m长，柔性接头设定为五个，做接头弹性模量

9、敏感性分析。模型五：90m长，做管土间非线性，（给定摩擦上下限）。取定柔性接头为3MPao模型六：模型七：在模型分析前，先根据规范给出的计算简化公式进行估计。根据美国ASCE-86标准，直管线最大轴向应变％可以通过公式1）估计V（石）max二土一7；（1）式中C——地震波传播的视波速vm——地而峰值速度&E—根据核电厂抗震设计规范表7.3.2取值波速系数波型压缩波剪切波瑞利波轴向应力波速系数1.02.01.0弯曲应力波速系数6^1.61.01.0通过场地分析，得到场地发生最人速度的时间在9.69s,最人速度为23.13cm1）参

10、考林皋水工隧道抗處，C保守取为900m/soea=1.285E-4进一步可以得到应力保守值为，91.6MN2）参考《guidelinesforseismicdesignofburiedpipelines》surshR.Dash2006建议给的C保守取为2000m