矩形截面地下隧道地震作用下的擬靜力分析.pdf

1、地下鐵道工程作為城市生命線工程的重要組成部分,其抗震問題是城市工程抗震和防震減災研究的重要課題,但我國在這一領域的研究進度比較緩慢,至今還沒有一套獨立完整的地下結構抗震設計規(guī)范。以往的震害表明,遭受到地震破壞的地鐵地下結構將會給地震應急和震后修復工作帶來極大的困難,并且土和結構的相互作用將會改變場地土體的特性從而會對上部已建建筑和擬建建筑的動力特性帶來影響。因此,對地鐵地下結構抗震進行系統(tǒng)和深入地研究具有重要的意義。
　　本文首先

2、用有限元軟件ABAQUS建立了土和結構相互作用的擬靜力分析模型,比較分析了Huo方法解析解的線彈性部分;然后又通過實例進行有限元分析,包括擬靜力分析和動力分析,比較分析了Huo方法解析解的非線性彈性部分。最后通過分析影響地下結構位移的各個因素編寫了計算正交化位移比的計算機程序。具體的研究工作如下：⑴采用數值模型分別模擬了三種結構方形比情況下的含有彈性矩形結構的半無限彈性介質受到遠場剪切力時的作用情況。通過在遠場施加剪應力進行土和結構相互

3、作用的擬靜力分析計算得到正交化位移比。將數值分析得到的結果和Huo方法解析解得到的結果進行了比較分析。兩者之間的誤差不超過15％,誤差在可接受范圍內,因此可以證明 ABAQUS中建立的模型是合理的,并具有一定的可行性。⑵用ABAQUS有限元軟件模擬南京河西軟土地區(qū)的地鐵車站進行數值分析得到地下結構在地震作用下的相對水平位移,比較分析擬靜力法、動力反應分析法和Huo方法非線性彈性部分解析解三者之間的結果,從而可知擬靜力分析法得到的結果比動

4、力反應法得到的結果更加接近于Huo方法得到的解析解結果。另外,擬靜力法與動力反應法之間的誤差在10%以內,由此可知擬靜力法存在較大的優(yōu)越性,相比與動力分析法可對不同土體地下結構在地震作用下的位移進行大量的估算,為實際工程提供參照依據。⑶由于Huo方法的解析解法沒有考慮土體和結構之間的摩擦力以及埋深對矩形截面地下結構在地震作用下的影響,本文在論證上述數值模型合理性的基礎上,充分發(fā)揮數值分析的優(yōu)點,選取埋深、土和結構的接觸面摩擦系數、相對剛