盾构隧道纵向抗震性能研究及数值模拟

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1、中图分类号UDCTU435624硕士学位论文学校代码!Q§三三密级公开盾构隧道纵向抗震性能研究及数值模拟ResearchandNumericalSimulationonLongitudinalAntiseismicPer。。ofShield7’1nnelAntl-seiserlormance0Ihield1Unnel作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：陈忠津土木工程防灾减灾工程及防护工程土木工程学院李耀庄教授论文答辩日期巡：丛：型答辩委员会主席中南大学二零一三年五月一令一二，平丑月原创性声明本人声明，所呈

2、交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：衄喻址年』月学日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它

3、手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者虢进导师签名塑堑日期．避年』月丑日盾构隧道纵向抗震性能研究及数值模拟摘要：盾构隧道是现代都市交通的重要组成部分，其地震安全性的研究具有极其重要的意义。目前对盾构隧道抗震性能的研究严重不足，特别是针对盾构隧道纵向抗震性能的研究更是少之又少。人们逐渐认识到相关规范所推荐采用的地震系数法具有较大的局限性，采用合理等效模型的反应位移法和动力有限元法更为可取。运用弹性地基梁模型来模拟盾构隧道的特性，建立了

4、盾构隧道纵向等效连续化模型。以某过江隧道为例，采用反应位移法，计算了在7度地震(0．159)作用下管片和纵向连接螺栓的最大拉应力值，并运用动力有限元模型予以验证，得出了以下成果及结论：(1)在进行盾构隧道最大应力分析时，忽略盾构隧道管片的部分受拉状态，只考虑其全截面受拉状态。在志波由纪夫等效连续化模型的基础上，考虑轴向力的影响，推导了盾构隧道纵向刚度的改进型等效连续化模型和盾构隧道管片在全截面受拉状态下的等效连续化模型。推导出的盾构隧道等效弹性抗弯刚度为匀质隧道弹性抗弯刚度的1／10，志波由纪夫推导出的等效弹性抗弯刚度为匀质

5、隧道弹性抗弯刚度的1／15，臧小龙通过工程实测得到弹性抗弯刚度为匀质隧道弹性抗弯刚度的1／5。结果表明，改进的等效弹性抗弯刚度比比志波由纪夫推导出的等效弹性抗弯刚度更接近实际情况。(2)在纵向连接螺栓达到屈服强度之后盾构隧道便进入了塑性阶段，并基于此推导了盾构隧道在塑性状态下，由地震动引起的轴向力计算公式。(3)采用某过江隧道为例，通过建立盾构隧道纵向抗震的有限元模型，计算隧道结构的抗震性能，并与理论分析的结果进行对比，验证了理论分析的可靠性。图70幅，表1O个，参考文献66篇关键词：盾构隧道；纵向等效连续化模型；反应位移法

6、；动力有限元法；纵向抗震分类号：TU435Researchandnumericalsimulationonlongitudinalanti-seismicperformanceofshieldtunnelAbstract：Shieldtunnelisoneoftheimportantlifelineengineering，SOtheresearchonitsseismicsafetyhassignificantinfluence．Therefore．theresearchontheanti．seismicperformfJl

7、ceofshieldtunneliSfacingaseriousshortage，especiallyonlongitudinal．Peoplehavegraduallyrealizedthelimitationofseismiccoefficientmethodthatwasrecommendedbyrelevantstandards，whenanalyzingtheseismicresponseonundergroundstructure。Howevertheseismicdeformationmethodandthed

8、ynamicfiniteelementmethodareconsideredtobepreferable．Inthisdissertation．elasticfoundationmodeliSadoptedtosimulatethecharacteristicofshieldtunnel，