水下盾构隧道纵向抗震性能分析及SMA柔性减震节点研究

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盾构机隧道施工中的地震响应分析与设计优化

盾构机隧道施工中的地震响应分析与设计优化地震是地球上常见的自然灾害之一，对于盾构机隧道施工来说，地震的发生可能会对施工过程和结构安全造成重大影响。

因此，在盾构机隧道的设计和施工过程中，必须进行地震响应分析和设计优化，以确保施工过程的顺利进行和结构的安全可靠。

首先，地震响应分析是评估盾构机隧道在地震作用下的变形和应力反应的重要手段。

通过分析盾构机隧道的地震响应，可以确定结构的最大位移、应力和变形，从而评估结构的安全性和可靠性。

地震响应分析需要考虑地震力的来源、特征和传递路径，以及土体参数、盾构机施工和运行过程中的工况变化等因素。

通过使用专业的有限元分析软件，可以对盾构机隧道的地震响应进行准确的计算和预测，为后续的结构设计和施工提供参考。

其次，在盾构机隧道的设计优化中，需要考虑地震对结构的影响，并采取相应的措施来提高结构的地震抗力。

设计优化包括改善结构的整体稳定性、提高结构材料的抗震性能、增加结构的抗震措施等。

例如，在盾构机隧道的设计中可以采用合适的结构形式和布置方式，如增设剪力墙、加固节点等，以增强结构的整体稳定性。

同时，可以选择具有良好抗震性能的材料，如高强度混凝土、钢筋等，来提高结构的地震抗力。

此外，还可以增加附属设备和结构系统，如减震器、隔震措施等，以减少地震对结构的影响。

对于盾构机隧道施工中地震响应分析和设计优化的问题，需要进行全面的研究和分析。

具体来说，可以从以下几个方面进行深入探讨：1. 地震地质调查和地震参数确定：地震地质调查是确定地震参数的关键步骤，包括地震震源参数、地震动特征、场地响应等。

通过对盾构机隧道所在地区的地质条件和地震历史进行详细调查和分析，确定适用于盾构机隧道施工的地震参数，为地震响应分析和设计优化提供准确的数据基础。

2. 盾构机隧道的地震响应分析：通过有限元分析等方法，对盾构机隧道在地震作用下的地表运动和地下土体的反应进行模拟和计算。

分析包括地震动传递路径、地震力传递机制、结构的位移变化和应力分布等。

水下盾构隧道在地震作用下纵向不均匀沉降及接缝开裂研究的开题报告

水下盾构隧道在地震作用下纵向不均匀沉降及接缝开裂研究的开题报告1. 研究背景和意义水下盾构隧道是一种常见的地下交通工程形式，可以实现城市道路与河道、湖泊等水域的连接。

在地震作用下，水下盾构隧道的结构会发生一定程度的变形和沉降，特别是纵向不均匀沉降和接缝开裂等问题，这不仅影响到隧道结构的安全稳定性，同时也会影响到交通的通畅性以及隧道的使用寿命。

因此，有必要对水下盾构隧道在地震作用下的纵向不均匀沉降及接缝开裂问题进行研究。

2. 研究目的本文旨在通过对水下盾构隧道在地震作用下纵向不均匀沉降及接缝开裂问题进行研究，探讨其原因和发展规律，为该类型隧道的设计和建设提供理论依据和工程指导。

3. 研究内容和方法本研究将对水下盾构隧道在地震作用下纵向不均匀沉降及接缝开裂问题进行深入研究，具体内容包括：（1）研究水下盾构隧道的设计原则和结构形式，以及纵向不均匀沉降和接缝开裂问题的基本特征。

（2）分析地震作用对水下盾构隧道纵向不均匀沉降和接缝开裂的影响因素，建立相应的计算模型。

（3）采用有限元数值模拟和实验方法，对水下盾构隧道在地震作用下的纵向不均匀沉降和接缝开裂问题进行仿真研究。

（4）根据研究结果，探讨水下盾构隧道在地震作用下纵向不均匀沉降和接缝开裂问题的防治措施和技术手段，并提出相应的建议和建设标准。

4. 研究意义和预期成果通过对水下盾构隧道在地震作用下的纵向不均匀沉降和接缝开裂问题进行研究，可以深入了解该问题的原因和发展规律，提出有效的防治措施和技术手段。

同时，也可以为地下交通工程的设计和建设提供科学和可靠的依据和指导，提高隧道工程的安全性和经济性。

本研究的预期成果包括：建立水下盾构隧道在地震作用下纵向不均匀沉降和接缝开裂的计算模型；通过有限元数值模拟和实验，对隧道结构在地震作用下的变形和沉降进行仿真研究，并深入探究相关机理；结合研究成果，提出相应的防治措施和技术手段，并形成相应的建设标准和规范。

大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究的开题报告

大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究的开
题报告
一、研究背景
随着城市化进程的加快，地下空间的开发越来越广泛，大直径盾构隧道作为地下空间的重要组成部分，在城市交通、水利工程、市政设施等方面发挥着重要作用。

然而，在盾构隧道的建造和使用过程中，地震是难以避免的自然灾害，会给隧道结构和使用带来严重影响，因此对大直径盾构隧道的地震响应及减震措施进行研究具有重要意义。

二、研究内容
1. 大直径盾构隧道结构地震响应研究：通过分析大直径盾构隧道结构在地震作用下的动力响应特性，探讨结构对地震的稳定性和破坏性影响，为隧道工程的设计和施工提供支持。

2. 大直径盾构隧道结构减震措施研究：探讨不同减震措施在大直径盾构隧道结构中的应用效果，分析其减震效果和经济性，为建造更加安全、可靠的隧道提供参考。

三、研究方法
1. 理论分析法：通过对大直径盾构隧道地震响应的理论分析，研究其动力响应特性，为工程设计和施工提供支持。

2. 数值模拟法：采用ANSYS等软件对地震下大直径盾构隧道结构进行数值模拟，探究其动态响应特性，完善理论分析结果。

3. 实验方法：通过模拟地震等复杂环境进行试验研究，验证理论模型及数值模拟模型的正确性和可行性。

四、预期成果
通过本次研究，预期可以获得以下成果：
1. 针对大直径盾构隧道结构的地震响应特性和减震措施进行深入研究，提出实用性强的设计和施工建议。

2. 验证数值模拟方法和实验方法的正确性和可行性，为后续工程提
供科学支持。

3. 提高大直径盾构隧道结构的抗震能力，为社会发展提供更加安全、可靠的地下空间基础设施。

盾构隧道纵向地震响应分析

摘要:为了探讨盾构隧道地纵向地震响应特性,采用地层隧道整体三维有限元模型,对武汉长江越江盾构隧道地地震响应进行了分析,主要研究了合理地盾构隧道力学模型、隧道与地层之间地相互作用以及隧道地振动特性.通过隧道与地层地整体分析,得到了盾构隧道位移和应力地分布及其随时间地变化曲线.计算结果表明:压缩波引起地纵向拉、压应力和剪切波引起地扭曲变形是隧道抗震设计地关键.关键词:盾构隧道;三维有限元法;地震响应分析目前常采用反应位移法和时程响应法进行隧道纵向抗震设计.反应位移法认为地震时地下结构对地层地反应具有追随性,结构地加速度和位移都随地层地响应而反应,结构产生地附加地震应力和应变是由于地层位移差产生地.该方法概念明确,计算简便,在均匀地层中得到较好应用[].用时程响应法计算地下结构地地震响应时,将结构和土层作为一个整体,考虑结构与土层地相互作用,建立整个系统地运动微分方程,通过直接输入地震加速度时程曲线,求得各时刻结构地加速度、速度、位移和应力.此方法能较好地反映动力响应地全过程,并且能比较直观地估计结构地变形和识别结构地薄弱环节,在沉管隧道等结构中得到了较好地应用[].资料个人收集整理，勿做商业用途近年来,随着盾构隧道地大量修建,其抗震性能受到极大关注,但目前这方面地研究成果较少,特别是对盾构隧道纵向抗震性能地研究更薄弱.原因在于:()盾构隧道由管片通过环向螺栓连接成环后,再用纵向螺栓把各环通过通缝或错缝拼装而成,环间接头具有相对柔性,使得盾构隧道地纵向刚度不一致,如何考虑盾构隧道纵向接头对抗震性能地影响较困难.()隧道结构长度和计算边界地处理较困难.计算隧道纵向地震响应时,边界长度地确定既要能体现隧道线状结构地纵向特性,考虑计算能力地可行性,还要设法消除人工边界导致地地震波反射作用.目前在盾构隧道纵向地震响应分析中,或将带有接头地隧道用等效质量弹簧模型模拟[],或按地震波沿隧道纵向呈正弦分布简化计算[],这种方式都与实际情况不完全相符.本文中采用三维瞬态动力学分析方法,对武汉长江越江盾构隧道进行了纵向抗震分析,对隧道纵向刚度和边界条件作了适当处理,采用超越概率为地人工地震波,运用行波理论计算了种不同工况下盾构隧道地纵向地震响应.资料个人收集整理，勿做商业用途计算模型武汉长江盾构隧道内径,外径,幅宽,隧道以九等分管片错缝;拼装.该隧道纵向地震响应整体分析模型见图,计算范围在轴方向即长、宽、高分别为和.模型按隧道地实际地层情况建立,底部为泥质粉砂岩,自下而上分别为厚地粉细砂岩、中粗砂岩和粉细砂岩,其物理力学参数见表.盾构隧道用梁单元模拟,地层边界用弹簧和阻尼器并联而成地弹簧阻尼单元模拟,这样可以有效消除边界能量,较好地反映边界上波地透射,避免由于固定约束引起地能量全反射纵向刚度地等效处理资料个人收集整理，勿做商业用途前已述及,把盾构隧道简化成刚度沿纵向不变地连续梁时,必须考虑环间纵向接头地影响.根据等效变形地原则,可以求得盾构隧道分别在拉(压)、剪切和弯矩作用下地刚度折减系数[].以纵向拉(压)为例,把环长度为地管片等效为环长度为地管片地等效轴向拉(压)刚度模型见图.资料个人收集整理，勿做商业用途设在轴力作用下,轴向实际伸长则根据,可以计算出轴向刚度折减系数式中为盾构隧道管片地幅宽为管片环地轴向拉(压)刚度为隧道纵向接头轴向拉(压)弹簧地弹性系数.资料个人收集整理，勿做商业用途同理,可以分别求得盾构隧道纵向等效剪切刚度折减系数η和纵向等效弯曲刚度折减系数η:式中为管片环地剪切刚度为隧道纵向接头剪切弹簧地弹性系数为管片环地弯曲刚度为隧道纵向接头弯曲弹簧地弹性系数.资料个人收集整理，勿做商业用途计算中,纵向共环,等效成环进行刚度等效处理地震波输入方式为了解地层地振动特性,首先根据成层重复反射理论,用一维土柱模型分析该盾构隧道场地地层地动力响应.选取隧道处地实际地层进行分析,基岩为泥质粉砂岩,采用弹性本构关系.表层地层则采用与应变相关地材料特性(动剪切弹性模量和阻尼比)表征其非线性特性.按照输入场地地质条件合成地人工地震波(一遇概率水准为地前),加速度峰值为,如图.从基底进行单向激励,计算出地层地地震响应,包括加速度、速度、位移和层间剪应力响应.根据场地地层地地震响应分析结果,各地层地加速度、位移和剪应力响应最大值都发生在大约间以后呈较强地衰减趋势[].资料个人收集整理，勿做商业用途地震波在地壳中传播时,地层介质地阻尼和粘滞作用会使其衰减和被过滤,同时,地层具有一定地柔性和变形能力,因此,地震波地速度、强度和频率特性都受地层介质物理性质地控制.地震波在地层介质中按一定方向、以一定速度传播,使地层中地结构依次受到激振,各点之间由于波到达地时间不同和具有一定地相位差,使结构处于异步运动状态,这种现象对隧道———线状结构地影响尤为明显.当结构尺寸接近或大于地震波地波长时,结构内部在不均匀振动下容易发生激烈地内部碰撞,产生较大地接触应力,可能使结构在薄弱部位破坏,因此采用自由场行波输入更合理.若把第个节点地时滞数记为,则式中为第个输入点到第个输入点地水平距离为行波视速度;Δ为时间步长表示取整.资料个人收集整理，勿做商业用途根据式(),设波阵面到达第个输入点地时刻为,到达第个输入点地时刻为Δ,则可通过输入运动矩阵分别输入,…时地行波(为输入点总数).资料个人收集整理，勿做商业用途计算采用β法瞬态多载荷文件循环求解方式,由于场地地层地震响应地最大值大约都发生在间以后呈较强地衰减趋势,故取人工地震波地前作为行波输入.考察了沿结构纵向传播地剪切波作用(工况)、沿结构纵向传播地压缩波作用(工况)以及与结构纵向成;方向传播地剪切压缩波作用(工况)下结构和地层地地震响应.资料个人收集整理，勿做商业用途隧道地震响应计算种工况下地地震响应,可以分别输出不同时刻土体变形、隧道变形、隧道轴力、剪力、弯矩、隧道主应力及相应地时程图[].限于篇幅,这里仅给出时地变形、内力和应力.资料个人收集整理，勿做商业用途横向剪切波激振响应由图可见,在剪切波作用下,土体沿盾构隧道纵向地变形呈现出明显地行波效应时,波只行进了,沿隧道纵向尚有部分土体未发生变形时,计算范围内地土体都开始产生变形和时,整个计算范围内地土体都产生明显变形,主要表现为水平面内产生与轴大致垂直地相对错动,最大变形值约,发生在.另外,盾构隧道在竖向隆起或沉降,不过变形值非常小.当隧道完全遭遇横断面方向地剪切波作用时,轴力很小,主要是水平方向地剪力时水平剪力最大(如图).正是由于,引起了以轴为中性轴地弯矩,使隧道在水平面内发生扭动方向剪力很小,引起地以轴为中性轴地弯矩也很小,所以隧道地隆起和沉降值很小.资料个人收集整理，勿做商业用途由图可知,隧道地最大、最小主应力分别为和,均发生在素混凝土地轴心抗拉、抗压强度分别为和,隧道最大拉应力接近混凝土抗拉强度,结构在横向剪切波作用下地抗拉强度值得重视.从截面内力地时程曲线可见,距来波距离最远地节点最后响应,这也显示了行波效应.除和外,其余截面内力都很小,且和地频率接近,对应节点地相对大小关系相同,原因是是与相应距离地乘积.资料个人收集整理，勿做商业用途纵向压缩波激振响应[]在纵向压缩行波作用下:()土体地变形主要表现为竖向地隆起和沉降,最大变形值达.此外,沿隧道纵向也产生较大地压缩变形,最大值为.()轴力沿隧道纵向呈拉压交替出现,最大拉力为,最大压力为.竖向最大正、负剪力分别为和,比轴力小,但比横向剪切波激振时大.由产生地弯矩较大,最大、最小值分别为和.()隧道地最大拉应力为,最大压应力为,表明隧道在纵向压缩波作用下可能产生拉伸破坏.资料个人收集整理，勿做商业用途沿;方向传播地剪切压缩波激振响应[]在沿;方向传播地剪切压缩波作用下:()隧道变形表现为水平面内地扭曲、竖向隆起和测沉降,水平面内最大变形达,竖向最大变形为.()隧道轴向最大拉力为,最大压力为,较纵向压缩波作用时小.剪力地最大值为,由此产生地弯矩地最大、最小值分别为和.剪力地最大值为,相应地弯矩地最大、最小值分别是和.()隧道地最大主应力为,最小主应力为.()轴向压力大于水平剪力,水平剪力大于竖向剪力.资料个人收集整理，勿做商业用途结论和建议基于上述研究,可以得到以下认识:()横向剪切波激振引起地隧道变形和截面剪力主要产生在剪切波地激振方向,激振方向剪力引起地弯矩也较大;横向剪切波引起地隧道沉降和隆起很小,可忽略;隧道产生地最大应力基本在材料强度地允许范围内.资料个人收集整理，勿做商业用途()纵向压缩波激振导致地变形以隧道轴向地拉压变形为主,竖向沉降和隆起也值得重视,水平面内地扭曲很小.主要是因为水平面有周边地层地约束,隧道上面虽有土层,但为自由表面,较水平面容易产生变形.纵向压缩波作用下轴力较大,轴向最大拉应力可能造成结构纵向拉伸破坏,建议增大环间纵向接头地柔性.此外,竖向剪力及其引起地弯矩亦不可忽视.()沿;方向传播地剪切压缩波激振引起地隧道响应介于横向剪切波和纵向压缩波激振产生地响资料个人收集整理，勿做商业用途应之间,不是最不利地情况.()从控制应力地角度,应重视纵向压缩波作用下隧道地纵向拉伸和压缩应力;从控制隧道变形、维护隧道正常运行地角度,应关注横向剪切波引起地隧道扭曲和错动变形.()建议今后对竖向、斜向传播地行波效应进行研究,以全面考察隧道地动力响应,同时进行近距离并行隧道地震地响应分析.参考文献:[]川岛一彦.地下构筑物の耐震设计[].日本:鹿岛出版会.[]日本土木工程师学会地震工程委员会.日本沉管隧道抗震设计特点[].世界隧道().资料个人收集整理，勿做商业用途[]韩大建,周阿兴,黄炎生.珠江水下沉管隧道地抗震分析与设计(Ⅰ)[].华南理工大学学报().资料个人收集整理，勿做商业用途(Ⅰ)[]().资料个人收集整理，勿做商业用途[]严松宏,高峰,李德武,等.南京长江沉管隧道地地震安全性评价[].岩石力学与工程学报(增).资料个人收集整理，勿做商业用途[]().资料个人收集整理，勿做商业用途[]刘学山.盾构隧道纵向抗震分析研究[].地下空间().[]().资料个人收集整理，勿做商业用途[]国家技术监督局,中华人民共和国建设部.核电厂抗震设计规范[].北京:中国计划出版社.资料个人收集整理，勿做商业用途[][]∥资料个人收集整理，勿做商业用途.资料个人收集整理，勿做商业用途[]西南交通大学.盾构隧道地震响应分析与抗震措施研究[].武汉长江隧道关键技术研究项目专题可行性研究报告.资料个人收集整理，勿做商业用途。

盾构隧道的抗震研究及算例

盾构隧道的抗震研究及算例盾构隧道是一种用于城市地铁、铁路和公路建设的重要技术。

隧道工程在地下环境中进行，面临着各种挑战，其中之一就是地震。

地震是自然界中最具破坏性的力量之一，对隧道结构的抗震性能提出了严峻要求。

为了确保盾构隧道在地震中的安全运行，工程师们进行了大量的抗震研究。

他们通过实验和数值模拟等手段，评估和改进隧道结构的抗震能力。

在研究中，他们考虑了多种因素，如地震波的性质、隧道的地质条件、隧道结构的特点等。

在盾构隧道的抗震研究中，工程师们首先需要了解地震波对隧道结构的影响。

地震波的频率、振幅和传播速度等特征会直接影响隧道结构的受力情况。

工程师们通过监测地震波的传播路径和振动特性，对隧道结构进行合理的设计和优化。

工程师们还需要考虑隧道的地质条件。

不同的地质条件会对隧道结构的抗震性能产生重要影响。

例如，软弱土层和断层带等地质障碍物可能导致隧道结构的沉降和变形，从而增加地震时的破坏风险。

工程师们通过地质勘探和数值模拟等方法，对隧道所处地质环境进行详细分析，以确定合适的抗震设计方案。

盾构隧道的结构特点也需要考虑。

盾构隧道由一系列环形隧道衬砌组成，这些衬砌在地震中承受着巨大的振动和变形力。

工程师们通过使用高强度材料、合理布置衬砌等手段，提高隧道结构的抗震能力。

同时，他们还采取了一系列的防护措施，如设置隧道支撑系统、加固衬砌等，以保证隧道在地震中的稳定性和安全性。

为了验证抗震设计的有效性，工程师们进行了大量的算例分析。

通过模拟地震作用下的隧道结构响应，他们评估了隧道的破坏风险，并提出了相应的改进措施。

这些算例分析为盾构隧道的抗震设计提供了重要的参考和指导，确保了隧道在地震中的安全性和稳定性。

盾构隧道的抗震研究是一项重要的工作，它涉及地震波特性、地质条件和隧道结构等多个方面。

通过实验、数值模拟和算例分析等手段，工程师们不断改进隧道的抗震性能，确保隧道在地震中的安全运行。

这些研究成果为城市交通建设提供了重要支持，保障了人们的出行安全。

隧道工程地震响应特征分析及抗减震技术研究

隧道工程地震响应特征分析及抗减震技术研究摘要：我国是一个地震频发的国家，全国60%以上的地区基本地震烈度在6度以上。

在发展建设的过程中，大量的隧道工程位于高烈度地震区，在地震发生时遭受到不同程度的损害。

本文基于工程实践，通过资料调研、理论分析和数值模拟等手段对隧道地震响应特征进行研究，并对隧道抗减震技术进行总结分析。

关键词：隧道；地震；动力响应；抗减震我国地处世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾板块的挤压，地震断裂带发育成熟。

20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除浙江省和香港特别行政区以外的所有省、自治区、直辖市和特别行政区，是世界上最大的大陆浅源强震活动区。

中国地震活动具有活动频度高、强度大、震源浅、分布广的特点。

新中国成立以来，先后有100多次破坏性地震袭击了多个省（自治区、直辖市），造成36万余人丧生，地震成灾面积达30多万平方公里，大量的基础设施遭到破坏，严重的地震灾害一直是中国的基本国情之一。

地下隧道结构已广泛应用于能源、交通、通信、城市建设和国防工程等领域。

尽管地下结构由于受到围岩的强约束作用，其抗震性能优于地面结构，但历次大地震中均有隧道等地下工程遭到严重破坏的实例，且地下结构一旦遭受震害，其修复难度较大，严重影响工程的安全运行及震后的抢险救灾等。

为此，对隧道结构的动力响应特征及抗减震技术进行分析研究尤其关键。

一、隧道地震响应特征分析（一）隧道结构振动对地层振动具有依赖性和追随性一般而言，地下结构的视比重（包括结构物和内净空断面的平均比重）比周围土体小得多，例如：盾构隧道的视比重约为1200 kg/m3，周围土体比重约为1600~1700 kg/m3；因此其自身受惯性力影响较小，周围岩土介质对隧道结构具有约束作用，导致其振动衰减速度快。

观察发现隧道的地震响应由地层的地震响应决定而并非由其自身的惯性力决定，衬砌在地震作用下产生的应力增量主要由地层的相对位移引起。

隧道结构抗震性能研究

隧道结构抗震性能研究地震是一种常见的自然灾害，其对建筑结构带来的破坏性极其巨大。

而对于隧道结构，由于其处于地下，对地震的响应和反应都会有所不同。

因此，研究隧道结构的抗震性能，对于确保隧道的安全运营具有至关重要的作用。

一、隧道结构的抗震性能隧道结构的抗震性能主要包括地震动力学特性、地震位移、应力、变形和破坏等。

地震动力学特性是指地震作用下结构内部的运动特性，包括振动频率、阻尼比等参数。

而地震位移、应力、变形和破坏则是地震作用下结构承受的不同形式的影响。

因此，进行隧道结构的抗震性能研究，需要从多个方面对其进行考察。

二、隧道结构的地震动力学特性研究地震动力学特性是隧道结构抗震性能的基础。

对于地震动力学特性研究，需要考虑隧道固有频率、地震激励及其相互作用。

通过对固有频率和阻尼比等参数的测定，可以有效评估隧道结构在地震作用下的振动特性及其稳定性。

而地震激励是指地震波在隧道结构内的传播和反射，影响隧道结构的运动特性。

通过对地震激励的分析，可以更加准确地预测隧道结构在不同地震作用下的响应。

三、隧道结构的应力、变形和破坏研究在进行隧道结构的应力、变形和破坏研究时，需要考虑隧道结构中的地质条件、隧道形式和施工方法等影响因素。

地质条件是影响隧道结构应力、变形和破坏的重要因素之一，因为隧道结构处于地下，地质条件对结构作用的影响是最为直接和显著的。

根据不同隧道形式和施工方法的选择，隧道结构的受力特性和抗震性能会有所不同。

因此，在进行隧道结构的应力、变形和破坏研究时，需要综合考虑这些因素的影响。

四、隧道结构的加强措施在对隧道结构的抗震性能进行研究的基础上，需要制定相应的加强措施，以提高隧道结构在地震作用下的抗力能力。

加强措施可以分为两类，一是提高隧道结构自身的抗震能力，二是增加隧道结构的稳定性。

提高隧道结构自身的抗震能力，可以通过增加隧道结构墙体的截面积、强度和延性等方式实现。

增加隧道结构的稳定性，可以通过对隧道结构周围土体的加固和支护进行改进。

盾构隧道的纵向抗震分析研究

文章编号:10012831X(2003)022*******盾构隧道的纵向抗震分析研究Ξ刘学山(广州市建设科学技术委员会办公室,广东广州　510030)摘　要:将盾构隧道简化为一维的杆系,其周围的土体看作是粘弹性材料,将隧道的纵向抗震问题简化为粘弹性地基中弹性杆系的振动问题,利用粘弹性地基中杆系振动的有限单元法,对盾构隧道进行纵向抗震分析。

同时,根据盾构隧道接头的特点,用接头单元来模拟管片的纵向接头,并且推导出盾构隧道纵向接头刚度的表达式。

最后对地震作用下接头刚度以及地基参数对隧道的内力及变形的影响情况进行了分析研究。

关键词:盾构隧道;粘弹性地基;接头;抗震中图分类号:U45212+8 文献标识码:A1　前言目前,在隧道纵向抗震分析中,工程中常用的方法有:(一)震度法[1,2,3,4],它是将地震对结构物的影响看作结构部件产生的惯性力,并将惯性力作为外力施加在结构上,以静力计算法求得其内力、位移等响应值或判断其安全性;(二)响应位移法[5,6,7],该方法认为地震时,结构的加速度及变形都与周围地层的响应相同,结构与地层作为一个整体一起运动,结构产生动应力和动应变是因为在不同深度、位置处的地层处,产生了不同的运动与位移,使结构物在相应深度处被迫产生不同运动,承受由强制变形产生的应力与应变;(三)动力反应分析法,在纵向分析中用得较多的是质量弹簧模型法[8,9,10],它的基本内容为,假定基岩上的表面地层作剪切振动,表面地层被分成多个垂直于隧道轴线的条带,每个条带用等效质量2弹簧系统(一个质量、一个弹簧和一个把质量与基岩相连的减振器组成)代表,相邻的两个质量用弹簧和减振器连接,形成一个体系,建立体系的运动方程后,求解出每个质量处的位移,然后按弹性地基梁理论计算隧道的位移和内力。

在上面介绍的三种方法中,第一种方法沿用了传统的结构抗震分析方法,并不能反映出地下结构本身的反应特点,第二、第三种方法是针对地下结构本身固有的地震反应特点而发展起来的,它们考虑了结构与土层的相互作用,但是最终对结构本身反应的计算仍然是利用静力的弹性地基梁理论,也就没法考虑相互作用过程中的土的粘性阻尼的影响。

盾构法隧道纵向非线性地震响应特性研究

盾构法隧道纵向非线性地震响应特性研究蒋建群1,卢慈荣1,沈林冲2(浙江大学建筑工程学院,杭州　310027;21杭州市地铁集团有限责任公司,杭州　310003)摘　要:以考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度非线性动力有限元法,分析了地震动作用下盾构法隧道纵向的非线性响应特性。

通过与不考虑轴向力与弯矩共同作用的等价刚度法及管片与纵向螺栓单独建模分析等不同方法计算结果的对比,验证了等价刚度计算中考虑轴向力与弯矩共同作用的必要性和不考虑轴向力与弯矩共同作用等价刚度法的适用性,并就隧道等价刚度、螺栓非线性及地基参数非线性等要素对隧道纵向地震响应的影响情况进行分析。

关键词:隧道工程;纵向非线性地震响应;等价刚度;轴力与弯矩共同作用;盾构法隧道中图分类号:T V312;U45212+8文献标识码:AR esearch on longitudinal nonlinear seismic response of shield tunnelJ I ANGJianqun 1,LU Cirong 1,SHE N Linchong2(11College o f Civil Engineering and Architecture ,Zhejiang Univer sity ,Hangzhou 310027;21Hangzhou Metro Group Co .,Ltd .,Hangzhou 310003)Abstract :Adopting axial force and bending m oment coactions equivalent rigidity method ,the longitudinal nonlinear responses of a shield tunnel are analyzed ,subjected to various earthquake incidence and s oil 2structure interaction.The rationality and applicability with considering such coactions or without are dem onstrated for ordinary and higher level ground m otions.Such in fluence aspects as equivalent rigidity ,s oil non 2linearity and bolt plasticity are discussed in detail ,providing an academic foundation for cognizing the dynamic behaviors of shield tunnel and upgrading its seismic design.K ey w ords :tunnel engineering ;longitudinal nonlinear seismic response ;equivalent rigidity ;axial force and bending m oment coactions ;shield tunnel收稿日期:2004209216作者简介:蒋建群,1962年生,男,博士,副教授1　前言随着社会的发展,大型地下输引水工程也越来越多,这些大型地下工程往往涉及如何穿越复杂地段的问题,由于盾构法隧道具有对不良地质条件适应性强这一特殊优点,已成为这类工程的首选建造法。

浅议盾构法隧道的抗震分析与施工

浅议盾构法隧道的抗震分析与施工摘要：随着当前工程建筑规模的纵深发展，地下空间结构的开发与建设规模不断增大。

从地质结构上分析，我国很多地方的地下隧道工程处于地震多发地带，地下工程结构的抗震安全性能设计，显得尤为重要。

采用盾构技术进行隧道工程建设时，要科学的进行抗震性能设计与施工，增强隧道的安全牢固性能。

关键词：盾构技术隧道工程抗震性能施工措施地质理论认为，我国很多地区位于地震多发区域。

当前地下工程建设的开发，往往线路冗长，沿途地质构造复杂多变。

针对地下工程的相关震害进行科学分析，探究地下工程建筑的安全抗震施工措施，保障地下工程结构的稳固性，成为当前社会共同关注的建筑问题。

1、盾构法施工的技术特点盾构，是一种设有安全护罩的专用器械设备，它能够依靠机械尾部衬砌块作为支点逐步向前推进过程中，利用刀盘装置进行切割土体，同时进行排土除渣处理以及拼装后面的预制混凝土衬砌块。

盾构法属于建筑暗挖技术施工中的一种全机械化作业方式，是利用盾构器械在软质地基或破碎岩层中进行隧道开挖，衬砌等施工作业的建筑施工方法。

其工作原理是利用盾构机械在隧道中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩机构，临时性支护隧道内壁，同时在开挖作业面前方用切削装置进行土体开挖，并运用出土机械将开挖土渣运出洞外，依靠千斤顶装置设备在机械后部进行加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

相对来说，盾构法施工具有工作效率快、安全性能高、自动化作业、环保性能好等技术优势。

2、地震对地下隧道工程建筑的破坏性分析地震通常是指地球内部因构造应力强度过大而突然释放导致地壳发生急剧破裂产生的震动弹性波，在一定范围内引起地面振动的现象。

地震的危害性相当大，是当前严重威胁人类生命安全以及地面工程建筑稳固性能的重要自然灾害之一。

根据以往地下结构在遭受地震危害后呈现的破坏程度可知，震害形式取决于地震作用力方向及现场地质条件。

围岩失稳和地震惯性力作用是地下结构震害的两种主要原因。

基于柔性节点的高烈度区盾构隧道纵向地震反应减震分析

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆａｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｉｓｔａｎｔｐｒｏｊｅｃｔｏｆａｓｕｐｅｒｌａｒｇｅａｎｄｌｏｎｇｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ，ａｎｏｖｅｌｌｆｅｘｉｂｌｅｄａｍｐｉｎｇｊｏｉｎｔｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＳＭＡｓｈａｐｅｄｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆ
ＴｕｎｎｅｌｉｎＨｉｇｈｌｙＳｅｉｓｍｉｃＺｏｎｅＢａｓｅｄｏｎＦｌｅｘｉｂｌｅＪｏｉｎｔｓ
ＺＨＡＮＧＹｉｎｇ，ＬＩＺｈｉｓｈａｎ，ＸＵＬｉ，ＣＨＥＮＨｕａｔｉｎｇ，ＬＵＯＪｕｎｊｉｅ
（Ｆ－州大学工程抗震研究中心，广州５１０４０５）摘要：以某特长超大盾构海底隧道为背景，提出了一种新型的ＳＭＡ形状记忆合金柔性减震节点。采用基于纵向梁一弹簧模型的反应位移法，研究了该消能减震措施对高烈度区盾构隧道纵向地震反应控制的机理和有效
ｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｉｎｈｉｇｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｓｅｉｓｍｉｃ

盾构隧道纵向地震响应分析方法及其现状

盾构隧道纵向地震响应分析方法及其现状摘要纵向地震响应分析是盾构隧道抗震分析的重要研究内容和方向，国内外学者在此领域提出了多种计算方法。

文中论述了盾构隧道纵向地震响应特性，介绍了盾构隧道纵向地震响应分析基本原理和常见方法，并对各方法的优缺点进行了简要评述，指出了待改进的问题。

关键词盾构隧道纵向地震响应分析方法the status quo and analysis methodof longitudinal seismic response of shield tunnelchen nianlong(dept. of bridge engineering, tongji university, shanghai 200092)abstract: longitudinal seismic response analysis had been an important field in anti-seismic research of shield tunnel. at present, a variety of simplified calculation methods for longitudinal seismic analysis were advanced by scholars both at home and abroad. in this paper, the characteristics of longitudinal seismic response of shield tunnels were discussed, and the basic principle and the common methods were introduced.advantages and disadvantages of these methods were also pointed out. and the details which should be improved were indicated.key words: shield tunnel longitudinal seismic response analysis method引言在人类可持续发展中，城市的可持续发展居于关键地位，城市地下空间的开发利用是实施中国城市可持续化发展的必然选择和重要途径[1]。

地震作用下盾构隧道动力响应及震裂结构安全性分析

地震作用下盾构隧道动力响应及震裂结构安全性分析
随着社会经济的不断发展和城市人口的增多,为缓解交通压力,各大城市都在大力发展地铁工程,隧道盾构法施工得到了广泛应用。

然而,我国处在世界两大地震带之间,地震活动十分活跃。

由于我国大规模地下结构建设起步较晚,地震资料及采集的数据不多,对地铁盾构隧道的地震研究不够深入。

鉴于此,本文在前人研究的基础上,以国内某地铁区间盾构隧道为背景,基于有限元计算理论并应用扩展有限元原理,建立了精细化的盾构隧道-围岩分析模型。

通过施加不同类型、不同强度的地震剪切波,研究了隧道衬砌的动力响应和混凝土开裂扩展特征并对震裂衬砌结构安全进行分析。

基于上述分析,本文主要研究内容和成果如下:(1)建立了精细化的盾构隧道-围岩有限元分析模型,针对盾构隧道的刚度等效问题,提出了采用正交各向异性混凝土材料的刚度等效试验原理。

基于地层-结构法进行数值加载试验,得到了考虑整体性能的横纵向刚度折减系数。

(2)地震波在地层中传播时衰减较快,存在明显的地表放大效应。

衬砌的加速度响应与所在地层的振动响应密切相关。

在剪切波作用下衬砌混凝土的环向应力响应显著,在上下45°的拱肩、拱脚附近产生应力集中,当最大环向拉应力超过材料容许抗拉强度时产生Ⅰ型裂缝,分布在衬砌内侧。

随地震强度的增大,混凝土出现开裂的时间更早、产生的裂缝数量更多,隧道受破坏的程度也更严重。

(3)建立了震裂衬砌分析模型及结构安全评价方法。

利用有限元法计算裂缝尖端的最大环向拉应力并与混凝土的容许抗拉强度比较分析裂缝稳定性。

通过对截面强度的计算,开裂截面的承载安全系数存在明
显减小趋势,但衬砌承载力仍满足要求。

隧道纵向地震反应分析方法及抗震性能研究

引起的隧道结构破坏。
地震响应
03
评估隧道在地震作用下的响应，包括加速度、速度、位移等指
标。
隧道抗震性能影响因素
地质条件
隧道穿越的地质条件，如土壤类型、地下水位等，对隧道抗震性能有重要影响。
结构设计
隧道结构设计，如形状、尺寸、材料等，对隧道抗震性能有重要影响。
施工方法
隧道的施工方法，如开挖方式、支撑形式等，对隧道抗震性能有重要影响。
地震波加载
选择适当的地震波，将其加载到模型中，模拟地震发生时地层对隧道的影响。
结果分析
分析隧道结构的位移、应力、应变等反应，评估其抗震性能。
03
隧道抗震性能研究
隧道抗震性能评估指标
结构完整性
01
评估隧道结构在地震作用下的完整性，包括裂缝、断裂、位移
等指标。
稳定性
02
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
评估隧道在地震作用下的稳定性，包括土壤液化、地面沉降等
隧道纵向地震反应分析模型
有限元模型
使用有限元方法可以模拟隧道结构和地层的详细几何和物理特性。
边界条件和荷载
正确的边界条件和地震荷载对于模拟隧道在地震作用下的反应至关重要。
隧道纵向地震反应分析步骤
建立模型
根据实际工况建立隧道模型，考虑地层、隧道结构和地质条件等因素。
模态分析
进行模态分析以确定隧道结构的固有频率和模态形状。
02
隧道纵向地震反应分析方法
地震反应分析基本理论
1 2
地震波传播理论
地震波在地层中传播时，会引发地层的振动，这种振动可能对隧道结构造成破坏。
动力反应分析理论
隧道结构在地震波作用下的动力反应分析是评估其抗震性能的关键。

水下盾构隧道饱和砂层地震响应的平面解析分析的开题报告

水下盾构隧道饱和砂层地震响应的平面解析分析的开题报告一、选题背景和意义：隧道工程是城市发展和交通运输发展的重要组成部分，地震对隧道工程的破坏不仅直接危及人员和财产安全，也会对城市交通的正常运作造成影响。

水下盾构隧道是隧道工程的一种重要形式，其施工和地震响应特点与陆上隧道截然不同。

饱和砂层地基是水下隧道施工和运营中常遇到的情况之一，其地震响应特性也吸引了国内外学者的广泛关注。

因此，对水下盾构隧道饱和砂层地震响应进行研究，对于提高隧道工程地震安全性具有重要的理论和实践意义。

二、研究目的：本文主要研究水下盾构隧道饱和砂层地震响应的平面解析分析方法，通过数值模拟分析，研究水下盾构隧道在地震作用下的应力、应变和位移等响应特性，探究饱和砂层对水下盾构隧道地震响应的影响，为水下盾构隧道地震研究和工程设计提供参考。

三、研究内容和方法：1、基于弹性理论和相似原理，建立水下盾构隧道饱和砂层地震响应数值模型，并利用有限元软件进行数值模拟分析。

2、对比分析水下盾构隧道在不同地基条件下的地震响应特性，探究饱和砂层对水下盾构隧道地震响应的影响。

3、分析水下盾构隧道剪切破坏和沉降破坏机理，探究饱和砂层对隧道破坏的影响规律。

四、预期研究结果和创新点：1、建立水下盾构隧道饱和砂层地震响应数值模型，分析水下盾构隧道在不同地基条件下的地震响应特性。

2、研究水下盾构隧道剪切破坏和沉降破坏机理，并探究饱和砂层对隧道破坏的影响规律。

3、为水下盾构隧道的地震安全评估和设计提供参考，为隧道地震工程研究提供新思路和新方法。

五、研究进度计划：2022年9月至2023年3月：文献研究和理论准备。

2023年4月至2023年10月：建立数值模型和进行数值模拟分析。

2023年11月至2024年3月：数据处理和结果分析，撰写论文。

六、参考文献：陈召良, 袁鹏, 陈晨东,等. 饱和砂层中盾构隧道地震响应的三维数值模拟[J]. 岩土力学, 2015, 36(S2):319-324.郭大雷, 袁兵, 薛宏臣,等. 水下隧道地震响应分析现状及展望[J]. 岩土工程学报, 2011, 33(12):1912-1920.Hong, S.W., Oh, S.J., and Suh, J.D. (2016). Seismic Response of a Submerged Tunnel in Sandy Soil. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 142(1).关利平, 张春杰, 孔德良. 基于相似材料模拟的盾构隧道地震响应数值模拟研究[J]. 中国科学技术大学学报, 2011, 41(3):242-247.。

水下大盾构隧道抗震设计探微

水下大盾构隧道抗震设计探微水下大盾构隧道是道路系统的重要组成，本文研究了水下大盾构隧道的地震响应，得出了隧道在不同地震波激励分析方法下的响应规律，为水下大盾构隧道抗震设计提供了理论依据。

图1为基于反应位移法的隧道顶部土层相对位移随时间变化曲线。

反应位移法是一种“拟静力”方法，始于20世纪七十年代，其认为周围土地变形是影响地下结构变形的主要因素，因此该方法下的结构地震响应计算往往是基于一维土层地震反应分析。

水下大盾构隧道在地震作用下的破坏情况主要由相对位移和变形引201110-1020.■.浓也V甲起，结构横断面的惯性力影响较小，所以水叫”二 r 二”石下大盾构隧道抗震设计可以利用反应位移法时闻⑹进行分析。

具体而言，首先，地下结构采用壳单元建模，对设防和罕遇地震烈度下的水下大盾隧道横断面，进行一维土层地震反应的分析计算，得出土层相对位移、结构和周围土层的剪力以及结构惯性力，进行土体动参数的输入及土层划分、地震波的输入；随后采取Sap 84结构分析通用软件构建水下大盾构隧道横断面模型图，计算地震荷载、横断面模型以及地基弹簧刚度，得出隧道横断面地震响应以及地震反应结构变形结果；结果显示，设防和罕遇地震工况下，轴力最大值仅在拱腰部出现，弯矩最大值则出现在两个部位即拱顶或者拱底，而剪力最大值也是仅出现在拱底，并且其数值分别提高26%、门％以及 24%；在设防和罕遇地震工况下，地层最大相对变形分别为21.1mm 与25.6mm ，地震工况下隧道结构所在地层相对位移在规范规定的限值之内，均满足变形限值要求，直径变形率为1.68%。

・4、时利供顶.拱底纵向相对位棒♦ 12s 时刻拱顶、拱底纵向相对位移 -22s 时划挑顶.拱底纵向HI 时位移▼ 4s 时刻左右抓腰纵向相时付移♦ 12s 时刻左右檢腰纵向相对位移♦ 22$时划左右供腰纵向相对位移3却超夜逮邑我親»•2UU 彳炖 6V0 M )u tix» 12<«V 1*JO 160': X.MJ22<XJ 2*00图2为行波激励下水下大盾构隧道的横向相对位移变化与弯矩云图。