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地下隧道地震响应分析

作　者: 张涛
导　师: 李忠献
学　校: 天津大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 土—结构动力相互作用有限元无限元地下隧道地震响应分析
分类号: U452.28
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着地下结构建设规模的不断扩大,地下结构的抗震设计及其安全性评价越来越成为工程界所关心的重要课题。本文简述了国内外具有代表性的隧道工程震害事例和各国研究的动向,总结了地下结构地震响应的特点。以土—结构动力相互作用为核心理论,针对动力有限元计算和分析方法、地震动模拟和边界条件的处理等问题进行了探讨。深入分析了有限元和无限元耦合模型中有限元区域和无限元中节点位置的选取对计算结果的影响。基于上述理论和方法,建立了二维有限元和无限元耦合模型,对地下隧道进行了地震响应分析,比较分析了隧道结构在输入单、双向地震作用、采用不同材料等情况下隧道结构的地震响应;建立了三维有限元和无限元耦合模型,分析了横断面尺寸变化隧道的地震响应。通过本文研究,得到以下结论:(1)对于平面有限元和无限元耦合模型,有限元区域应取核心区域的4倍,中节点位置调整至有限元区域的1倍;(2)在地震作用下,地下结构的振动与周围地层保持一致,地下结构会使周围土体的振动幅值变大;(3)水平地震主要影响地下隧道墙体的受力,竖向地震主要影响隧道顶底板的受力;(4)衬砌材料对地下结构的地震反应影响不大。(5)隧道顶底板的相对位移受跨度影响较小,隧道边墙形状对边墙的应力分布影响较大。。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-13
  1.1 地下结构的震害及其分类  6-8
  1.2 地下结构抗震研究  8-11
  1.3 土—地下结构动力相互作用的整体分析方法  11-12
  1.4 本论文的主要工作  12-13
第二章地下隧道抗震分析的有限元法  13-22
  2.1 有限单元法静力分析的一般过程  13-15
  2.2 有限元法动力分析方法  15-19
  2.3 地震动模拟  19-20
  2.4 边界条件处理  20-22
第三章无限元原理及应用  22-38
  3.1 无限元原理  22-29
  3.2 无限元应用  29-38
第四章土—地下隧道的地震响应分析  38-56
  4.1 有限元模型的建立  38-42
  4.2 二维模型计算结果与分析  42-53
  4.3 三维模型计算结果与分析  53-56
第五章结论与展望  56-58
  5.1 结论  56
  5.2 展望  56-58
参考文献  58-61
致谢  61

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