地下结构横断面地震反应分析的反应位移法研究-岩石力学与工程学报

1引言
20 世纪 70 年代，各国学者根据大量现场观测、 实验研究及理论分析，对地下结构在地震作用下的 反应特性进行研究，结果表明地下结构在地震作用 下随周围土体一起振动，加速度、位移等结构反应
与周围土体基本一致[1-4]。20 世纪 70 年代后期，日 本学者在原有分析理论的基础上提出了地下结构横 断面地震反应分析的反应位移法，并应用于日本的 沉管法隧道抗震设计指针(1975 年)、隧道标准示方 书盾构工法篇(1996 年)等设计规范[5]。
近年来，川岛一彦等[5-9]对反应位移法的理论和 应用开展了大量研究，并结合工程实际特点，对反
收稿日期：2012–07–11；修回日期：2012–09–20 基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB013602)；北京市自然科学基金重点项目(8111001)；国家自然科学基金重大研究计划项目 (90715035) 作者简介：刘晶波(1956–)，男，博士，1982 年毕业于大连理工大学工程力学专业，现任教授、博士生导师，主要从事土–结构相互作用、地下 结构抗震方面的教学与研究工作。E-mail：liujb@tsinghua.edu.cn
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岩石力学与工程学报
2013 年
应位移法中计算模型、地基弹簧系数、地震作用等 进行了研究，从而发展了多种不同形式的反应位移 法。
目前，反应位移法经过多年发展，在我国一些 抗震设计规范中得到了应用[9-13]。通过比较发现， 不同规范中反应位移法计算模型及参数选取存在一 定区别。已有研究表明，反应位移法在计算地下结 构地震反应时存在较大误差[7，9，14]。究其原因，反 应位移法的计算模型、地基弹簧系数及地震作用形 式还有不太明确之处。
近土–结构动力相互作用法的计算结果，是一个实用性较高的拟静力计算方法。
关键词：地震工程；地下结构；地震反应；土–结构相互作用；反应位移法
中图分类号：P 315.9
文献标识码：A
文章编号：1000–6915(2013)01–0161–07
RESEARCH ON RESPONSE DEFORMATION METHOD IN SEISMIC ANALYSIS OF UNDERGROUND STRUCTURE
为了进一步研究反应位移法的实用性，本文结 合子结构法和土–结构动力相互作用法对反应位移 法进行了理论验证，并对不同应用形式的反应位移 法进行分析对比，最后结合大开地铁车站数值模拟 结果，比较了不同形式反应位移法的计算精度，并 分析了反应位移法的误差来源，为后续研究奠定了 基础。
2 土–结构动力相互作用法
摘要：为研究地下结构横断面地震反应分析中常用的反应位移法的实用性，结合子结构法和土–结构动力相互作
用法等理论对反应位移法的基本原理进行验证。介绍目前工程应用及规范规程中反应位移法的具体应用形式，对
不同计算模型、地基弹簧系数计算方法进行分析。为比较不同形式反应位移法的有效性，以大开地铁车站地震反
应为例，将不同形式反应位移法和土–结构动力相互作用法进行对比分析。结果表明，经典反应位移法更接
土–结构动力相互作用法采用时程分析方法对 土–结构相互作用模型输入地震波直接进行计算， 从而求得地下结构在地震波作用下的应力、变形 时程。该方法能直接反映土–结构间相互作用，可 以对复杂环境或断面条件下地下结构的地震反应进 行分析[15]。
第 32 卷 第 1 期 2013 年 1 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.32 No.1 Jan.，2013
地下结构横断面地震反应分析的反应位移法研究
源自文库
刘晶波，王文晖，张小波，赵冬冬
(清华大学 土木工程系，北京 100084)
LIU Jingbo，WANG Wenhui，ZHANG Xiaobo，ZHAO Dongdong
(Department of Civil Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China)
Abstract：In order to study the applicability of the response deformation method in the seismic analysis of the underground structure，the basic principle is verified by the theoretical analysis based on the substructure method and soil-structure dynamic interaction method. The specific application forms used in engineering applications and design criterions are described. Different computing models and soil spring coefficients were analyzed. In order to verify the efficiency of response deformation method with different forms，the methods of response deformation and soil-structure dynamic interaction are applied to calculate the Dakai subway station structure. The numerical results show that the classic response deformation method is more practical. Key words：earthquake engineering；underground structure；seismic response；soil-structure interaction；response deformation method