地下綜合管廊地震反應(yīng)分析與抗震可靠性研究.pdf

1、地下綜合管廊是將兩種或兩種以上的管線放置其中而形成的一種公共基礎(chǔ)設(shè)施。它是城市生命線工程基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的方向，與此同時(shí)，對(duì)其進(jìn)行地震作用下的響應(yīng)及抗震可靠度研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，但這方面卻基本未見文獻(xiàn)提及，基于這種背景，提出了本文的研究課題。 本文首先對(duì)影響地下綜合管廊結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析正確性的關(guān)鍵因素(如人工邊界條件、有效應(yīng)力法等)進(jìn)行了研究，并用算例進(jìn)行了說(shuō)明，這些研究為地下綜合管廊的地震響應(yīng)分析奠定了基礎(chǔ)。然后借助有限

2、元軟件ABAQUS，建立了三維有限元整體分析模型。在有限元模型中，考慮了人工邊界條件、接觸面、土體塑性以及土體有效應(yīng)力等要素。對(duì)地下結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)輸入形式進(jìn)行了研究，指出用位移輸入可以得到更精確的結(jié)果。在以上研究的基礎(chǔ)上，對(duì)地下綜合管廊在地震作用下的響應(yīng)進(jìn)行了分析，并對(duì)主要影響因素，如人工邊界條件、接觸面、有效應(yīng)力、行波效應(yīng)以及非一致地震激勵(lì)分別進(jìn)行了分析比較。研究發(fā)現(xiàn)，地下綜合管廊在剪切波作用下呈現(xiàn)整體彎曲變形，與土體在剪切波作用下的變

3、形相同。邊界條件及非一致激勵(lì)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響最大，其中自由邊界與無(wú)限單元的情況，相對(duì)誤差最大可達(dá)153.03％，最小也達(dá)到了66％。而非一致激勵(lì)比一致激勵(lì)應(yīng)變幅值有很大增加，最小達(dá)到了30％，最大則達(dá)到了8倍。因此，在地下綜合管廊結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)對(duì)邊界條件及多點(diǎn)地震動(dòng)輸入特別注意。 地下綜合管廊屬于淺層地下結(jié)構(gòu)，埋深較淺，面波尤其是Rayleigh波將對(duì)其響應(yīng)影響巨大。本文研究了土體中Rayleigh波的傳播特性，根據(jù)Rayleig

4、h曲波的特點(diǎn)，首次提出了近似Rayleigh地震波場(chǎng)的概念，并利用傅立葉變換求得近似Rayleigh地震波場(chǎng)，研究了地下綜合管廊結(jié)構(gòu)在Rayleigh波作用下的響應(yīng)。研究表明：對(duì)于淺埋地下結(jié)構(gòu)而言，Rayleigh波的影響不可忽略，且呈現(xiàn)出與剪切波作用不同的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)項(xiàng)面對(duì)應(yīng)點(diǎn)的軸向應(yīng)變幅值是對(duì)應(yīng)底面點(diǎn)的2倍左右。 借助本課題組進(jìn)行的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，將數(shù)值結(jié)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明，二者符合較好。這一方面驗(yàn)證了本文計(jì)算建