【摘要】：我國地處環(huán)太平洋構(gòu)造帶和喜馬拉雅構(gòu)造帶匯聚部位,太平洋板塊的俯沖和印度板塊向北對亞洲板塊的碰撞使中國大陸承受了最主要的地球動力作用,地震斷裂帶十分活躍。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,長大隧道越來越多并逐步向西部縱深發(fā)展。很多在建或擬建在西部的公路、鐵路上的長大隧道不可避免地修建在高烈度地區(qū)或穿越活斷層。地震動是造成長大隧道結(jié)構(gòu)破壞的重要原因,開展地震動特性研究對地下結(jié)構(gòu)抗震發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響�；陲@式有限元并結(jié)合粘彈性人工邊界的時域波動分析方法,以混合模擬方法合成四組人工地震動,探討峰值速度、峰值位移、峰值加速度對長大隧道地震響應(yīng)的影響,并采用整體式反應(yīng)位移方法對峰值因素影響機(jī)理進(jìn)行分析。本論文的主要工作和結(jié)論如下:(1)根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜,以混合模擬方法合成峰值加速度、峰值位移相同而峰值速度不同的兩組地震動作為輸入,探討地震動峰值速度對長大隧道地震響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:在P波、SV波沿軸線斷面傾斜入射時,環(huán)向拉應(yīng)變、軸線拉應(yīng)變及軸線拉力具有明顯的地震動峰值速度放大效應(yīng);在P波、SV波沿橫斷面傾斜入射時,環(huán)向拉應(yīng)變及軸線拉力具有明顯的地震動峰值速度放大效應(yīng)。(2)根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜,以混合模擬方法合成峰值加速度、峰值速度相同而峰值位移不同的兩組地震動作為輸入,探討地震動峰值位移對長大隧道地震響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:在P波、SV波沿軸線斷面傾斜入射時,僅環(huán)向拉應(yīng)變在隧道拱頂和拱底部位具有明顯的地震動峰值位移放大效應(yīng),其余分量變化不明顯;在P波、SV波沿橫斷面傾斜入射時,軸線力分量及橫截面應(yīng)變分量變化均不明顯。(3)根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜,以混合模擬方法合成峰值速度、峰值位移相同而峰值加速度不同的兩組地震動作為輸入,探討地震動峰值加速度對長大隧道地震響應(yīng)的影響。結(jié)果表明:在P波、SV波沿軸線斷面及橫斷面傾斜入射時,各軸線力分量和各橫截面應(yīng)變分量均存在不同程度的地震動峰值加速度放大效應(yīng)。(4)采用整體式反應(yīng)位移方法進(jìn)行計(jì)算并與動力時程分析方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析以此來闡釋峰值速度作用機(jī)理。分析結(jié)果表明:地震動P波在軸線斷面傾斜入射情況下,軸線拉力F_x、環(huán)向拉應(yīng)變ε_h、軸線拉應(yīng)變ε_a的地震動峰值速度放大效應(yīng)主要是由土層變形作用引起的,結(jié)構(gòu)周圍剪力作用不會產(chǎn)生明顯的地震動峰值速度放大效應(yīng)。
【圖文】：

第 1 章 緒論.1 研究背景及意義目前隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在交通工程領(lǐng)域，公路和鐵路路網(wǎng)將拓展，具有“標(biāo)準(zhǔn)高、線路長、規(guī)模大、隧道多"的特點(diǎn)。未來 5 年，鐵路隧道 500 余座，其中特長隧道 122 座，50%以上修建于西部地區(qū)隧道，全長為 28km；正在修建的成蘭鐵路，共建隧道 33 座(332km長度的 72.0%，14 座隧道長度大于 10km；修建中的滇中引水工程，，隧洞總長 607.4km，其中控制工程“香爐山隧洞”全長 63.426km隧道建設(shè)中，特別對于長大隧道而言，將不可避免地穿越斷層場地和區(qū)域。這些長度達(dá)數(shù)公里乃至數(shù)十公里的長大隧道因地勢險(xiǎn)要和部交通、鐵路等生命線工程的主體結(jié)構(gòu)與咽喉，成為支撐西部發(fā)展、服建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

程中所疊加的增量窄帶加速度時程會影響擬合精度，，需要通過不斷的迭予以消除�；谏鲜霾襟E，即可獲得同時擬合目標(biāo)峰值速度、峰值位移及加速度地震動時程。2.2 近場波動有限元理論2.2.1 無限域數(shù)值模擬技術(shù)在進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)分析中，需要從半無限介質(zhì)中截取出來，需在模型的處設(shè)置人工邊界條件來模擬遠(yuǎn)場無限域的波動輻射阻尼效應(yīng)，如粘性邊彈性邊界[58]、透射邊界[59]等。其中，粘彈性人工邊界能較好模擬無限性恢復(fù)和輻射阻尼效應(yīng)，具有良好的穩(wěn)定性和較高的精度，目前得到了用。粘彈性人工邊界相當(dāng)于在有限元模型邊界處設(shè)置一系列由線性彈簧尼器并聯(lián)的彈簧-阻尼物理元件。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U451

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本文編號：2651103