工程力学 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (S1): 240-247.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.04.S047

• 土木工程学科 • 上一篇    下一篇

隧道纵向地震反应最不利时刻的确定及其应用

刘晶波, 王东洋, 谭辉, 宝鑫   

  1. 清华大学土木工程系, 北京 100084
  • 收稿日期:2018-04-28 修回日期:2018-11-21 出版日期:2019-06-18 发布日期:2019-06-18
  • 通讯作者: 王东洋(1988-),女,辽宁人,博士生,主要从事地下结构抗震研究(E-mail:dongyangw@126.com). E-mail:dongyangw@126.com
  • 作者简介:刘晶波(1956-),男,辽宁人,教授,博士,博导,主要从事结构抗震和防灾减灾研究(E-mail:liujb@tsinghua.edu.cn);谭辉(1989-),男,陕西人,博士生,主要从事地下结构抗震研究(E-mail:huitanhui@163.com);宝鑫(1992-),男,辽宁人,博士生,主要从事结构抗震和防灾减灾研究(E-mail:bx15@mails.tsinghua.edu.cn).
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51478247)

DETERMINATION AND APPLICATION OF CRITICAL MOMENT IN THE LONGITUDINAL SEISMIC RESPONSE OF TUNNEL STRUCTURES

LIU Jing-bo, WANG Dong-yang, TAN Hui, BAO Xin   

  1. Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
  • Received:2018-04-28 Revised:2018-11-21 Online:2019-06-18 Published:2019-06-18

摘要: 《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909―2014)建议的隧道结构纵向反应位移法,采用梁-地基弹簧计算模型,以自由场位移时程为等效地震作用,在一定程度上考虑了地震作用下土和结构之间相互作用,能够反映不同频谱成分地震波对结构纵向地震反应的影响。该文给出了根据自由场地震反应确定隧道结构纵向最不利变形和内力发生时刻,即最不利时刻的确定方法。采用规范纵向反应位移法,完成了出平面剪切波斜入射下北京某盾构隧道结构纵向地震反应计算,并应用最不利时刻的概念将规范方法在地震动持时内所有时间步的静力计算转化为单一时间步的静力计算,与动力时程法计算结果进行了对比。结果表明,规范方法得到的隧道结构位移值和弯矩值与动力时程法较为接近,但由于离散的地基弹簧不能有效模拟地基土对地下结构真实的约束条件,使得轴力和剪力结果存在较大误差;应用最不利时刻的概念,在一定程度上提高了计算效率,同时降低了隧道纵向地震反应(尤其是剪力)的计算误差。

关键词: 隧道结构, 地震反应, 纵向反应位移法, 最不利时刻, 非一致地震动输入

Abstract: The longitudinal response deformation method suggested by the "Code for Seismic Design of Urban Rail Transit Structures" is a kind of pseudo-static method, which can be introduced to seismic response analysis of tunnel structures. It builds a beam-foundation spring model, taking dynamic free-field displacement time-history as the equivalent input. This paper put forward a way of determining the critical moment when longitudinal maximal deformation and internal force of a tunnel structure occur. The standard method was adopted to obtain the longitudinal seismic responses of a certain shield tunnel construction under SH wave oblique incidence, with the dynamic time-history method being an accurate reference. Critical moments were then applied to simplify the computational procedure from all time steps to a single step during the seismic wave duration. Although the structural displacements and bending moments calculated by the standard were close to those obtained by the dynamic time-history method, it may bring large errors of structural axial and shear forces caused by the discrete foundation springs. The application of critical moments could increase the computational efficiency, simultaneously reducing the calculation error of structural internal forces, especially that of the shear forces.

Key words: tunnel structure, seismic response, longitudinal response deformation method, critical moment, asynchronous seismic wave input

中图分类号: 

  • TU318
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2018年11月15日