学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

隧道衬砌结构的动力响应分析

作　者: 王彦宗
导　师: 刘俊卿
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 固体力学
关键词: 地铁隧道结构数值分析减震层动力响应围岩
分类号: U451.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着现代社会经济的发展城市规模的不断的扩大,城市人口也在急剧增加,这给城市地面交通带来前所未有的压力,这个问题也日益成为制约城市发展的重要因素。为了解决这个问题,世界上许多国家及地区已经或正在大力建设地下交通设施,地铁隧道则是最主要的一种形式。经过近半个世纪的发展,地铁隧道以及地下结构的具体形式和修建数量越来越多,隧道在遭受的地震时抵抗地震的能力越来越受到人们的关注。本文以城市地铁隧道为研究对象,作了如下研究工作。简要叙述了国内外隧道工程的震害实例、震害机理、震害研究的主要方法以及各国对隧道抗震性能研究的动向;以天津地铁1、2号线为工程背景,利用ANSYS计算软件中的瞬态动力学分析工具作了以下三方面的抗震分析:①计算了隧道衬砌结构使用不同材料(钢筋混凝土,钢纤维混凝土和素混凝土)时衬砌结构的内力和位移;②计算了隧道采用不同厚度(0.35m和0.45m)时衬砌结构的内力和位移;③计算了在衬砌与围岩之间设置减震层时衬砌结构的内力和位移。并对三种情况下衬砌结构抗震性能进行比较。研究结果表明:衬砌材料采用钢筋混凝土与钢纤维混凝土是比较好的;水平最大位移均发生在仰拱,竖向最大位移则发生在拱顶处。并且竖向位移与水平位移相比相差较大,其之间的差距在一个数量以上,所以在抗震设计中应以水平位移作为控制依据;减震层明显降低了衬砌结构的内力,但位移有所增加,根据刚度公式可知:位移增加时期体系的刚度减小,这对结构的抗震是有力的,提高了衬砌结构的抗震性能。以上结论,可供相关人员进行隧道抗震设计、施工以及抗震分析参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 引言  8-9
  1.2 隧道震害机理分析  9-11
    1.2.1 隧道受震灾害简述  9-10
    1.2.2 隧道遭受地震时的震害机理  10-11
  1.3 隧道及地下结构抗震研究综述  11-12
    1.3.1 国内外研究现状  11
    1.3.2 地下结构抗震研究方法  11-12
  1.4 本文的选题、意义及主要工作  12-13
    1.4.1 选题背景及意义  12
    1.4.2 本文的主要工作  12-13
2 动力有限元理论  13-26
  2.1 地下结构动力有限元简述  13-22
    2.1.1 动力平衡方程建立  13-19
    2.1.2 求解动力平衡方程  19-22
  2.2 Drucker-Prager 屈服模型在程序中的实现  22-26
    2.2.1 D-P 模型与莫尔库伦准则的对比  22-23
    2.2.2 D-P 屈服模型弹塑性矩阵的[D_(ep)] 推导  23-26
3 地铁隧道有限元计算模型的建立  26-36
  3.1 计算模型的基本假定  26
  3.2 单元选取  26-27
  3.3 边界条件和地基截取范围  27-32
  3.4 地震波的选取  32-34
  3.5 有限元模型  34-36
4 计算结果及分析  36-48
  4.1 不同衬砌材料下地铁隧道的抗震性能  36-41
    4.1.1 内力分析  36-40
    4.1.2 位移分析  40-41
  4.2 不同衬砌厚度下地铁隧道的抗震性能  41-45
    4.2.1 内力分析  41-44
    4.2.2 位移分析  44-45
  4.3 加减震层后地铁隧道的抗震性能  45-48
    4.3.1 内力分析  45-47
    4.3.2 位移分析  47-48
5 结论与展望  48-50
  5.1 结论  48
  5.2 进一步研究工作的展望  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-54
附录攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  54

隧道衬砌结构的动力响应分析

内容摘要

全文目录

相似论文