【摘要】：針對水工隧洞在地震作用下的計算問題,對水工隧洞地震作用計算模型進行了計算對比和適用性研究。分析常用的4種計算模型用于計算水工隧洞地震作用的可行性,通過理論和數(shù)值計算確定"徑向和切向反力彈簧模型"的計算參數(shù),研究了地震作用下隧洞上方計算土體對隧洞襯砌的作用方式。結合試驗驗證,該方法和數(shù)值計算對比的結果表明:圍巖的法向和切向彈性抗力系數(shù)受隧洞埋深、圍巖類型和襯砌不同部位的影響,隨埋深的增加先增大,然后趨于一個定值,圍巖條件越好,數(shù)值越大,在隧洞兩側部位的數(shù)值較大;在地震作用下,隧洞上方計算土體以切向力的方式作用在隧洞襯砌的上半部分,可以通過將隧洞上部計算土體分條后進行計算。該方法可充分考慮地震對隧洞的動力和約束作用,適用于水工隧洞抗震計算。
【圖文】：

;岳中明等［9］針對圓形復合襯砌結構給出了一種全新的計算模型�！昂奢d—結構模型”是隧道和地下結構中使用較多的一種，該模型的受力概念清晰明確，用于評價安全系數(shù)的方法具體清楚。使用該模型時若假定不同的圍巖反力形式，可以演化出來四種不同的計算模型，即:“自由變形模型”、“三角形反力模型”、“徑向反力模型”和“同時考慮徑向和切向反力的模型”［10］。水工隧洞的地震作用計算可以采用上述4種模型進行計算，但具體計算中采用哪個計算模型還需要進行論證，研究表明:分別采用自由變形模型(見圖1)、三角形反力模型(見圖2)、徑向反力模型(見圖3)、徑向和切向反力彈簧模型(見圖4)進行計算時的差別很大［11］(為方便起見，以圓形隧洞為例進行說明)。徑向和切向反力彈簧模型充分考慮了隧洞周圍的巖土體對隧洞襯砌結構的約束作用，計算結果與實際情況較為吻合，使用該模型進行計算時，需要分別確定圍巖的法向彈簧彈性模量和切向彈簧的彈性模量，相關計算方法還需進一步研究。圖1自由變形模型圖2三角形反力模型圖3徑向反力模型考慮到地震作用的特殊性，本文采用了同時考慮徑向和切向反力的雙彈簧計算模型(見圖4)，在具體計算中考慮了如下幾點:(1)隧洞在徑向和法向同時受到周圍巖體的彈性約束;(2)隧洞圍巖對其約束作用使用彈簧來代替，該彈簧只考慮圍巖的抗壓特性，43

栽殘胃春銑鈉黿峁垢釬雋艘恢秩鄭碌募?算模型。“荷載—結構模型”是隧道和地下結構中使用較多的一種，該模型的受力概念清晰明確，用于評價安全系數(shù)的方法具體清楚。使用該模型時若假定不同的圍巖反力形式，可以演化出來四種不同的計算模型，即:“自由變形模型”、“三角形反力模型”、“徑向反力模型”和“同時考慮徑向和切向反力的模型”［10］。水工隧洞的地震作用計算可以采用上述4種模型進行計算，但具體計算中采用哪個計算模型還需要進行論證，研究表明:分別采用自由變形模型(見圖1)、三角形反力模型(見圖2)、徑向反力模型(見圖3)、徑向和切向反力彈簧模型(見圖4)進行計算時的差別很大［11］(為方便起見，以圓形隧洞為例進行說明)。徑向和切向反力彈簧模型充分考慮了隧洞周圍的巖土體對隧洞襯砌結構的約束作用，計算結果與實際情況較為吻合，使用該模型進行計算時，需要分別確定圍巖的法向彈簧彈性模量和切向彈簧的彈性模量，相關計算方法還需進一步研究。圖1自由變形模型圖2三角形反力模型圖3徑向反力模型考慮到地震作用的特殊性，，本文采用了同時考慮徑向和切向反力的雙彈簧計算模型(見圖4)，在具體計算中考慮了如下幾點:(1)隧洞在徑向和法向同時受到周圍巖體的彈性約束;(2)隧洞圍巖對其約束作用使用彈簧來代替，該彈簧只考慮圍巖的抗壓特性，43
【作者單位】： 河南省水利勘測有限公司;華北水利水電大學資源與環(huán)境學院;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51408222;51178490) 華北水利水電大學高層次人才科研啟動項目
【分類號】：TV312;TV672.1

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8 潘家

本文編號：2517044