考虑成层土体的地铁隧道地震动力响应分析.pdf

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1、第30卷第4期土木工程与管理学报V01．30No．42013年12月JournalofCivilEngineeringandManagementDec．20l3考虑成层土体的地铁隧道地震动力响应分析张繁，苗雨，李威(华中科技大学a．土木工程与力学学院；b．控制结构湖北省重点实验室，湖北武汉430074)摘要：考虑了土体的粘弹性，采用非均质土一结的计算模型，结合动力学理论，分析了结构的本构模型、人工边界条件以及土一结的接触问题，主要探讨了地震作用下地铁隧道的动力响应特征。依托实际工程，在ANSYS中建立数

2、值模型并输入实际材料参数，施加粘弹性人工边界，参考武汉地区抗震设防的要求，垂直入射天津波。通过该模型的模态分析、时程分析表明：结构在地震作用下的响应与衬砌混凝土等级、衬砌厚度有关，并且土体加固后对结构抗震性能有很大影响。最后，对衬砌在地震作用‘F的安全性进行了分析，为地铁隧道的抗震设计提供了依据。关键词：地震动力响应；地铁隧道；有限元中图分类号：U451文献标识码：A文章编号：2095-0985(2013)04-0040-04AnalysisforSeismicDynamicResponseofSubw

3、ayTunnelwiththeConsiderationofLayeredSoilZHANGFan，MIAOYu，LIWei(a．SchoolofCivilEngineeringandMechanics；b．HubeiKeyLaboratoryofControlStructures，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Basedontheoryofvisco—elasticityanddynamics，u

4、singthecomputationmodelofheterogeneitysoil—structure，thispaperanalysestheconstitutivemodel，artificialboundaryconditionsandthecontactproblemofsoil—structure，andmainlydiscussesthedynamicresponsecharacteristicsofthetunnelundertheactionofseismic．Basedonpract

5、icalengineeringprojects，buildingnumericalmodelandinputtingpracticalmaterialparametersintheANSYS，addingvisco-elasticityartificialboundary，andreferringtothecoderequirementforseismicdesignofbuildingsinWuhan，Tianjinwaveisperpendiculartotheincidentplane．Thenu

6、mericalresultsshowthat：theresponseofthestructureundertheactionofseismicrelatedtotheconcretegradeandthicknessofthelining，andthereinforcedsoilhasagreatinfluenceontheanti—seismicperformanceofthestructure．Atlast，thispaperanalysesthesafetyoftheliningunderthea

7、ctionofseismic，whichprovidesthebasisfortheanti—seismicdesignofsubwaytunne1．Keywords：seismicdynamicresponse；subwaytunnel；finiteelement早期人们对地下结构的安全性不是很重视，Drucker—Prager屈服准则是对Mohr—Coulomb准则普遍认为土体对衬砌有约束作用，地震作用对隧的修正，用以弥补Von—Mises屈服准则中的缺道的影响很小⋯。但在日本阪神地震中，神户大陷项

8、。开地铁车站受到严重破坏，从此地铁的抗震性Krauthammer等。。运用有限元数值模拟方法能受到人们的关注。分析了地下结构与地层之问接触的动力响应关DP材料模型能很好模拟土体的弹塑性j，是系。刘晶波完成了粘弹性人工边界在ANSYS目前岩土工程分析使用较多的模型，其使用的中的实现，分析了粘弹性边界的精度以及稳定性。收稿日期：20134)4-22修回日期：2013_o6_o2作者简介：张繁(1990一)，男，湖北荆州人，硕士研究生，研究方向为