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《世界地震工程》2017,(4)
隧道结构地震破坏的原因众多,几何因素的影响不可忽视。基于有限差分方法,构建一系列数值计算模型,比较了不同埋深、直径、衬砌厚度和径厚比时隧道结构的地震响应特性,并采用相对变形比和内力放大系数定量分析了隧道的变形、内力分布和内力峰值与几何参数间的关系。计算结果表明:内力放大系数随着埋深的增加而减小,埋深大于20m,输入地震动幅值小于0.2g时,隧道拱顶底间相对位移峰值和相同位置处自由场相对位移峰值接近;衬砌厚度对动弯矩的影响较动轴力显著,增加衬砌厚度会显著的增大隧道的动弯矩峰值,但弯矩放大系数随着衬砌厚度的增加而减小;隧道的动内力峰值随着直径的增加而增大,而轴力放大系数则随着直径的增加而减小;径厚比显著影响衬砌结构的内力分布,当径厚比大于10时,隧道结构发生显著的内力偏转。 相似文献
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针对苏州轻轨一号线盾构隧道的施工情况,采用三维有限元数值模型,研究了盾构施工对不同刚度桩体的影响。计算结果表明：当盾构施工时,不同刚度桩体均偏向隧道移动,在隧道轴线处的横向位移均为最大。桩身横向位移最大值、竖向位移随桩体刚度增大而变小,桩身轴力、弯矩则随桩体刚度增大而逐渐增大,桩身最大负弯矩均出现在隧道轴线位置处。在盾构正下方穿越单桩过程中,桩身沿隧道轴向位移近似为一条直线。当桩体弹性模量为0.5 GPa时,柱顶和桩底处竖向位移相差较大;当桩体弹性模量大于0.5 GPa时,桩身竖向位移急剧增大。桩身轴力沿桩身两端大、中间小。桩身弯矩随桩体弹性模量增大而明显增大。 相似文献
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《地震工程与工程振动》2021,41(5)
SV波以大角度斜入射时,场地伴随更大的竖向地震作用,这很可能使得地铁隧道地震响应特点异于小角度斜入射情况。基于粘弹性人工边界理论,采用频域刚度矩阵法计算任意角度斜入射SV波的地震动输入等效节点力,通过ABAQUS有限元软件建立自由场模型,验证了0°、30°、40°和50°斜入射SV波地震动输入的准确性;在此基础上建立任意角度斜入射SV波作用下的地下双线并行圆形地铁隧道地震响应分析数值模型,从场地类别、隧道埋深和双隧道间距等方面分析SV波入射角度对隧道结构横断面地震响应的影响。研究表明:入射角度0°及略大于SV波临界角的入射角度是浅埋圆形地铁隧道结构抗震的最不利角度,尤其对于Ⅱ类场地,若仅在临界角以内研究衬砌结构的地震响应,将显著低估衬砌结构的动力响应;此外,隧道埋深对衬砌动弯矩、动轴力峰值具有显著影响,这种影响与场地类别密切相关;Ⅱ类和Ⅲ类场地中小隧道间距条件下隧道间的动力相互作用对衬砌结构动力响应具有一定的增大效应,而Ⅳ类场地中可忽略隧道间的动力相互作用对衬砌结构动力响应所产生的影响。 相似文献
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基于黏弹性人工边界,建立上部结构-桩-土的共同作用三维有限元模型,分析地震作用下预应力混凝土管桩的运动响应特性。分别针对预应力混凝土管桩的桩径、双层软硬土剪切波速比值、上覆土层厚度、上部结构荷载等影响因素进行数值计算。参数分析表明:在地震作用下,桩径的增大会导致桩身整体弯矩相应增加,特别是桩身土层分界面处增大明显;软硬土层剪切波速比及上覆土层厚度的增加,引起土层分界面处桩身峰值弯矩增加;固定桩头条件下,桩头与桩身软硬土层分界面处均会产生较大的运动弯矩;上部结构的惯性荷载对固定桩头的内力有着较大影响,对桩身深处段弯矩影响较小。本文研究结论可为预应力混凝土管桩抗震设计提供有益的理论参考。 相似文献
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地震作用下,盾构隧道的抗震变形性能限值是个重要指标。采用盾构区间隧道为原型,设计1/20的相似模型,考虑管片接头以及土体-结构相互作用,采用隧道结构加载试验系统,对盾构管片结构在不同的拼装方式和埋深下的变形行为进行了研究,测得了管片环的内力和位移。通过对6组试验结果进行分析对比,得出结论:埋深和拼装方式对盾构隧道结构变形有影响,对通缝结构的影响大于错缝结构;弹塑性分界点直径变形率限值,对通缝结构为0.56‰~1.00‰,对错缝结构为0.42‰~1.09‰;临界失稳点直径变形率限值,对通缝结构为16.87‰~21.44‰,对错缝结构为15.22‰~19.52‰。 相似文献
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双洞隧道主隧道与横通道交接部位是隧道抗震中的薄弱位置,以穿越高烈度区隧道为背景,采用MIDAS GTS-NX有限元分析软件,对在汶川地震动作用下的公路隧道横通道进行地震响应分析。在X方向和Y方向地震动荷载的共同作用下,通过对围岩和衬砌的计算结果研究,得出以下结论:隧道整体的最大相对位移主要发生在主隧道与横通道拱顶和连接处;衬砌相对位移随埋深增加而减小;隧道产生的横向变形更大;横通道边墙位置更容易受到剪切破坏,主隧道与横通道连接处拱脚的弯矩、剪力、最大主应力和最大剪应力最大,应重点采取设防措施。 相似文献
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《地震地质》2016,(4)
一般认为土层剪切波速与埋深关系的回归公式主要用于对当地土层剪切波速值的初步估计。为了提高钻孔波速测试数据的应用价值,基于土层剪切波速与埋深关系的主要数学模型及其拟合参数,推导了场地覆盖层厚度计算公式、等效剪切波速计算公式和时深转换中反射波组埋深计算公式。以河南省长垣县场地为例,采用上述新公式计算获得的场地覆盖层厚度值、等效剪切波速值可满足工程需要。并提出应用这些新公式的步骤为:1)依据场地相关资料划分地震工程地质单元;2)对同一个地震工程地质单元内的钻孔波速测试数据进行统计分析,综合判别和选择土层波速与埋深统计关系的数学模型及其拟合参数;3)将选择的数学模型的拟合参数分别代入上述的新公式,即可分别获得场地覆盖层厚度、等效剪切波速或地层反射波组埋深。 相似文献
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关于埋深对地下结构地震反应的影响的研究对象多见于地下隧道,对地铁车站地震反应受埋深影响变化规律缺乏深入研究。本文基于ANSYS有限元软件,采用改进的简化方法建立三种不同埋深的地铁车站结构有限元模型,以两种基岩波的水平向和竖向地震动作为激励,求解各模型中地铁车站结构重要部位的地震反应。分析不同埋深时地铁车站结构惯性作用、侧面土体和上部土体三个因素对地铁车站地震反应的影响情况。分析结果表明:在双向地震作用下,地铁车站侧壁弯矩、剪力、轴力和中柱轴力随埋深的增加而增加,中柱剪力和弯矩随埋深增加而减少。埋深越深,侧面土体对地铁车站地震反应影响越大;上部土体使中柱轴力不断增加;结构自身的惯性作用对其地震反应的贡献逐渐减小。 相似文献
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根据《兰州轨道交通1号线一期工程地震安全性评价报告》所给出的100年超越概率63%、10%和2%的场地基岩地震加速度时程,利用有限差分软件进行地下隧道硐室的地震反应分析。在模型底部施加基岩地震动,设置监测点监测衬砌结构的弯矩、轴力及剪力随时间的变化过程,得到100年超越概率63%、10%及2%工况下的隧道结构地震响应。结果表明:隧道衬砌结构最大弯矩位于拱顶处,最大轴力位于拱顶和拱底处,最大剪力位于上侧壁或下侧壁处;隧道结构内力随着超越概率的降低而增大;以超越概率63%的结构最大内力为基准值,在超越概率10%和2%时,弯矩分别增大1.2和1.7倍,轴力分别增大1.3和1.5倍,剪力分别增大1.5和2.9倍,增幅最大。这可能预示着隧道结构在强地震动作用下会发生剪切破坏。 相似文献
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基于强震动观测台钻孔数据, 统计得到了四川、 甘肃地区20 m深的浅硬土层场地平均剪切波速模型． 通过与美国加州地区的波速模型对比, 结合四川、 甘肃地区地震预报的地壳模型, 延拓剪切波速模型至40 km． 应用四分之一波长法计算了浅硬土层场地的平均场地放大系数． 利用场地放大系数, 消除13次余震中浅硬场地的台站场地响应, 反演了龙门山断层上、 下盘的介质品质因子以及13次余震的有效应力降． 通过与普通土层场地的强震动记录对比, 对浅硬土层场地的放大系数进行调整, 得到了深厚土层场地的平均放大系数． 相似文献
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《华南地震》2015,(3)
收集了2008年以来北海市城区44个工程场地地震安全性评价中的土层剪切波速测试资料,采用幂函数模型分别对粘土、粗砂、砾砂、其它土类的土层剪切波速与埋深进行加权回归分析,得到不同土类的模型参数及拟合优度指标(判定系数R2和误差标准差σ),并对回归方程和回归系数进行了显著性检验;最后将土层剪切波速预测值与实测值进行对比,验证回归关系式的合理性和适用性。结果表明:北海市城区土层剪切波速与埋深呈现出较好的幂函数关系,拟合优度均在0.81以上;给出的土层剪切波速回归关系式能较好地预测出不同埋深土层剪切波速,特别是在土层中部和底部推测结果准确性更高,其推测结果可供北海市城区缺乏剪切波速测试资料的场地参考使用。 相似文献
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软土层几何特性与剪切波速对场地峰值加速度的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
软土层对场地地震动的影响一直以来是地震工程学的研究重点。本文应用一维真非线性场地反应分析方法,对某单层匀质场地内软土层的几何特征(厚度与埋深)和剪切波速变化对地面峰值加速度的影响进行了数值分析。研究结果表明:软土层的存在使得场地加速度幅值分布在软土层处发生突变,随着软土层几何特性和剪切波速的不同,这种突变可能使得地面峰值加速度增大或减小;存在一个由软土层厚度、埋深和相对剪切波速三个参数构成的临界状态面,当软土层的状态位于临界面以内时,软土层对地面峰值加速度起放大效应,且加速度效应系数随着上述三个变量的增大表现出先增大后减小的变化规律;当软土层位于临界面以外时,其对地面峰值加速度起衰减效应,加速度效应系数随着上述三个变量的增大而减小。根据算例的参数分析建立了其临界面方程,并提出了估计软土层加速度效应系数的经验公式,可为类似问题提供参考。 相似文献
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苏州城区深软场地土剪切波速与土层深度的经验关系 总被引：9，自引：0，他引：9
苏州地处长江下游冲湖积平原,第4系沉积土层发育,土层深厚、松软,远震、大震的长周期地震动对苏州城区的重大工程有可能造成严重震害.结合海侵地质成因,分析了苏州城区深软场地52个钻孔剖面的剪切波速资料,发现剪切波速与土层深度的关系:40m以上浅土层基本符合线性函数分布,40m以下深土层基本符合幂函数分布;依据考虑和不考虑土体分类2种情况,给出了采用线性函数、幂函数分段形式拟合的苏州城区深软场地剪切波速随土层深度变化的经验关系,为苏州城区深软场地重大工程建设的场地地震效应评价提供了有益的基础性资料. 相似文献
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结合深圳地铁2号线盾构过富水砂层施工实际,考虑流-固藕合水土本构关系,用FLAC3D软件建立了盾构施工数值分析模型。计算结果与工程实测数据对比验证了数值模型的合理性。进一步研究了盾构过富水砂层对地表不同位置建筑的影响:建筑物基础在隧道正上方时产生沉降最大且较均匀,水平位移最小;盾构机开挖下穿时建筑物差异沉降最大,建筑物倾向盾构开挖方向;建筑物基础横向上离隧道中心一倍隧道埋深时,建筑物水平移动最大,易受剪切破坏,倾向垂直盾构开挖方向,周边地表沉降差最大;建筑物离隧道中心横向距离超过两倍隧道埋深时,盾构开挖对建筑物基础沉降的影响较小,建筑物沉降与其周边地表沉降较均匀。 相似文献
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土层特性变异性对场地传递函数的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
选取日本Kik-Net强震数据库中软（FKSH14）、硬（FKSH12）两类场地,建立场地概率模型。应用Monte Carlo技术随机生成50组场地剖面,分别计算场地的传递函数STF及STF标准差,讨论场地土层厚度、剪切波速,以及两者组合工况对场地传递函数的标准差的影响。结果显示：对于硬土场地,场地特征频率标准差相对于软土场地较大,且剪切波速变异性的影响略大于土层厚度变异性的,两者组合工况的影响最大;而对于软土场地,土层厚度、剪切波速变化工况下,场地特征频率的标准差相当,略低于两者组合工况;对于软、硬两类场地,土层厚度与剪切波速两者组合工况下的STF标准差略大于单一量变化工况,但3种工况下的场地STF标准差相差不明显;场地STF标准差在场地自振频率附近的频率段取值较大,极值点与场地STF的极值点相对应;基于实际地震记录的场地传递函数标准差高于模拟的结果,但是两者极值点对应的频率范围吻合。 相似文献
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收集和田市土层钻孔剪切波速实测数据,按照地貌单元划分,按不同岩性分别采用线性函数模型、一元二次函数模型及幂函数模型等三种模型进行土层剪切波速与土层埋深的统计回归分析,给出拟合参数和拟合优度R2,从而得到和田市各工程地质单元各类土层剪切波速与土层埋深关系公式。并对统计回归分析结果进行了显著性检验,此基础上计算出场地覆盖层厚度计算值,将土层剪切波速预测值与实测值、覆盖层厚度计算值与实测值进行对比,验证统计回归关系式的合理性和适用性。结果表明,统计分析得到的和田市城区各工程地质地貌单元各类土层剪切波速与土层埋深关系公式较为准确可靠。 相似文献
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断层是造成埋地管线破坏的最重要原因。简化埋地管线小变形段为等效边界弹簧,对管材为三折线本构模型的等效边界弹簧本构方程进行了推导。基于ANSYS软件的有限元概率设计系统,考虑了管线外径、壁厚、内压、埋深及走滑断层位错量等随机输入变量,运用蒙特卡罗方法进行了软土、中等土、硬土3种场地走滑断层位错作用下钢质埋地管线的可靠性分析。研究发现:管线应变和失效概率随场地硬度提高显著增大,而应力增大不明显;三种场地走滑断层位错作用下,对应变的敏感性从高到底依次为走滑断层位错量、壁厚、埋深、内压。研究完善和丰富了该方面理论,为埋地管线抗震设计提供了一些合理且经济的建议。 相似文献