大型水下隧道與附屬豎井的地震響應(yīng)研究.pdf

1、隨著水下交通的快速發(fā)展，水下隧道的震害問(wèn)題日益突現(xiàn)，特別是深水域、松散土層中的長(zhǎng)大型隧道與豎井結(jié)構(gòu)的抗震安全問(wèn)題亟待解決。然而，該問(wèn)題涉及水-土-結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)耦合，其作用機(jī)理與分析理論極為復(fù)雜，目前對(duì)其進(jìn)行的研究尚處于初步階段。本文基于水波動(dòng)理論、土動(dòng)力學(xué)理論以及結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論，建立了地震作用下隧道與豎井結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析模型，并結(jié)合數(shù)值仿真分析法，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震響應(yīng)研究。主要完成的工作及相關(guān)結(jié)論如下:
　　(1)從水下圓截面柱體結(jié)構(gòu)

2、動(dòng)水壓力問(wèn)題出發(fā)，給出了是否考慮水可壓縮性、表面波效應(yīng)因素影響下的動(dòng)水壓力計(jì)算式，并通過(guò)算例分析得出:在對(duì)大型地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)水壓力分析時(shí)，可忽略水壓縮性和表面波因素對(duì)隧道與豎井地震響應(yīng)的影響。
　　(2)基于彈性地基梁原理，以附加質(zhì)量形式模擬動(dòng)水壓力，提出了考慮結(jié)構(gòu)自重與地震載荷共同作用的簡(jiǎn)化分析模型，推導(dǎo)了考慮隧道與豎并接頭影響的結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算式，并借助傳遞矩陣法進(jìn)行了求解。進(jìn)而，利用簡(jiǎn)化模型對(duì)影響隧道豎井動(dòng)力反應(yīng)的結(jié)構(gòu)自重、水深

3、等因素進(jìn)行了分析，從中得出:減小豎井截面壁厚、加大豎井埋入土中深度有利于結(jié)構(gòu)內(nèi)力的降低，而增加水深則使得結(jié)構(gòu)內(nèi)力不斷增大的分析結(jié)論。
　　(3)考慮粘彈性人工邊界條件，提出了水-土-隧道與豎井系統(tǒng)的整體有限元計(jì)算模型，研編了計(jì)算程序，并分析了地震激勵(lì)方向和主要因素影響下砂土和淤泥土地基中隧道與豎井結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)機(jī)理;進(jìn)而討論了接頭剛度對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形的影響。
　　(4)通過(guò)對(duì)松散土層中大型隧道附屬豎井系統(tǒng)的穩(wěn)定性措施研究及案