隧道在纵向地震作用下的动力响应分析.pdf

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1、第15卷第4期解放军理工大学学报(自然科学版)Vo1．15No．42014年8月JournalofPLAUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Aug．2014隧道在纵向地震作用下的动力响应分析郑杰，戚承志，陈灿寿。，李凯锐(1．北京建筑大学北京市高校工程结构与新材料工程研究中心，北京100044；2．解放军理工大学人防工程设计研究院，江苏南京210007)摘要：为了探讨盾构隧道结构在纵向地震动力作用下盾构管片的振动特性。通过将土一结构相互作用简化为等效刚度弹簧建立了模型，并推导了结构在地震作用

2、下的运动方程。然后利用中心差分法求解所得到的运动方程，求得每段管片在不同时刻的位移。进一步研究了土一结构剪切系数、地震纵波速度和结构连接刚度3个因素对隧道盾构管片位移的影响。计算结果表明，随着土一结构之间剪切系数增大，管片最大位移随之增加，结构之间的相对位移减小。而降低结构之间的连接刚度后，土一结构之间的相对位移减小。波的传播速度越小，结构与地层之间相对位移越大，易导致滑移现象出现。因此，选取具有较快波速的坚硬地层、提高土与结构之间的剪切力以及设置合理的抗震缝距离将有助于增加结构的抗震性能。关键词：剪切系数；纵波速度；连接刚度；抗震缝中图分类号：U452．28DO

3、I：10．7666／j．issn．1009—3443．20140101002DynamicresponseoftunnelunderlongitudinalseismicactionZHENGJie，QIChengzhi，CHENCanshou，LIKairui(1．BeijingHigherInstitutionResearchCenterforEngineeringStructuresandNewMaterials，BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China；2．

4、DesignandResearchInstituteofCivilAirDefenseEngineering，PLAUniv．ofSci．&Tech．，Nanjing210007，China)Abstract：Thedynamiccharacteristicsoftheshieldtunnelstructureunderthelongitudinalseismicactionwasinvestigated．Atfirst，thesoil—structureinteractionwasmodeledbyspringswithequivalentstiffness，a

5、ndthemotionequationsofstructureunderseismicactionwerederived．Centraldifferencemethodwasusedtosolvetheobtainedmotionequations，andthedisplacementofeverysectionatdifferentmomentoftimeobtained．Furthermore，theeffectsofthreeparameters，includingsoil—structureshearcoefficient，seismicP—wavevel

6、ocityandstructuralconnectionstiffness，onshieldtunnelsegmentdisplacementwereinvestigated．Thenumericalresultsshowthatasthesoil—structureshearcoefficientincreases，themaxi—mumdisplacementoftunnelsegmentincreases，andthattherelativedisplacementbetweenthestructuresreduces．Afterreducingthesti

7、ffnessofthestructure，therelativedisplacementbetweenthestructuresandthesoilreduces．Thelowerthewavepropagationspeed，thelargertherelativedisplacementbetweenthestructureandformationbecomes，whichleadstotheslipphenomenon．Sochoosingrigidfoundationwithlargerwavepropagationvelocity，increasingi

8、ntera