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计（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）一一行波法韩大建1999沉管隧道地震响应分析的等效质点系模空探讨LoannisAnastasopoulos;NonlinearResponseofdeepimmersedTunneltostrongseismicshaking.《沉管隧道设计与施工》陈韶章《地下结构抗震》阎盛海1基本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。而表而层的剪切振动基木模型通常在地基位移中是最卓越的，在地震时认为隧道产生影响以最大考

2、虑。2）在地假分析中不考虑隧道木身的惯性力。3）根据地垄沿隧道轴向变形来计算隧道变形，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直丁•隧道轴向这两个方向的水平振动。横向地震波作用简化模型纵向地震波作用简化模型对于长型输水悖道结构，由于沿线会冇地质变化。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F输水管道简化为梁单元。（在ansys中口定义界而梁单元）输水管道周围的土体简化为等效质量质点，土和土Z间的作用力简化用弹簧单元等效。（其小所采川的等效原则为:a）笫一•阶频率相等；b）第一阶动能相等；c）地震加速度九相等;d）第一阶

3、阻尼系数§相等。）管道和土之间和互作用，用弹簧单元模拟。柔性接头连接也町川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i挣力冇限元确定给出，加以比较，最后给出结论;1.2.1周围土体，等效质量质点和等效弹簧刚度系数—V-1i—1••……H……・a）沿悖线的地基土b）土切片c）体切片有限元网格此种等效相当于是将原来的十体的多质点体系按照等效原则等效为单质点体系。得到下面的等效公式：厶/=1m,,%,为有限元网格屮地i个集屮质量和剪切阵型分量；n为网格节点总数；禺为横断而第--阶频率。1.2.2土质点Z间的相互作川弹簧刚度系数1）横向水平振动时的剪切弹簧常

4、数tWifi假定单元j界而是固定的，而单元i是剪切振动的基本模型变形。令第i个换算质量“远处产牛单位位移力=1，计算总剪力PP=£AjGj5j/1(j=K横向j=i2）纵向振动时弹簧常数按上面的方法，同理，用三维模型建立求得。"£佔巧//厂K纵向；=i1.2.3隧道与土之间的等效弹簧系数可以釆用有限元方法建立三维模型进行模拟。如下图2实例计算用此方法进行纵向轴力计算。2.1模型数据甲曲面（袈平为S.OOh）中铮冈化花鴻邸15输入到管沟的地震波仍然以RG1.60H1输入。2.2材料参数表1GD管沟所在场地岩性静态参数项H重度(kN/m3)静弹性模屋(GPa)静剪切模量(Gpa

5、)静泊松比内摩擦角(度)内聚力(MPa)中等风化花岗岩256.333.120.2732.626.94微风化花岗岩25.89.083.460」839.247.56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)动弹模量Ed(xlO'MPa)动剪模量Gd(xlO3MPa)动泊松比Ud中等风化1482355715.335.510.38微风化1969437627.7210.100.35表3混凝土的有关物理参数名称符号C30静弹性模量(MPa)Ec3.00X104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A0.167重度

6、(kN/m‘)Yc25动弹模(GPa)Ed39动泊松比Yd0.1672.3几种分析模型（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，管末端门由的分析模型模型二：90ni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，做接头弹性模量嫩感性分析。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

7、准，直管线最大轴向应变石可以通过公式1）估计V（石）max=±—7；（1）%C式屮c——地震波传播的视波速vm—地I侨峰值速度兔——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乞1.02.01.0弯曲应力波速系数％1.61.01.0通过场地分析，得到场地发生最大速度的时间在9.69s,最大速度为23.13cm1）参考林皋水工隧道抗震，C保守取为900m/sosa=1.285E-4进一步可以得到应力保守值为，91.6MN2）参考《guidelinesforseismicdesi