隧道衬砌结构的动力响应分析.pdfVIP

西安建筑科技大学硕士论文 目 录 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 隧道震害机理分析 2 1.2.1 隧道受震灾害简述 2 1.2.2 隧道遭受地震时的震害机理 3 1.3 隧道及地下结构抗震研究综述 4 1.3.1 国内外研究现状 4 1.3.2 地下结构抗震研究方法 4 1.4 本文的选题、意义及主要工作 5 1.4.1 选题背景及意义 5 1.4.2 本文的主要工作 5 2 动力有限元理论 6 2.1 地下结构动力有限元简述 6 2.1.1 动力平衡方程建立 6 2.1.2 求解动力平衡方程 12 2.2 Drucker-Prager 屈服模型在程序中的实现 15 2.2.1 D-P 模型与莫尔库伦准则的对比 15 ⎡D ⎤ 2.2.2 D-P 屈服模型弹塑性矩阵的⎣ ep ⎦ 推导 16 3 地铁隧道有限元计算模型的建立 19 3.1 计算模型的基本假定 19 3.2 单元选取 19 3.3 边界条件和地基截取范围 20 3.4 地震波的选取 25 3.5 有限元模型 27 4 计算结果及分析 29 4.1 不同衬砌材料下地铁隧道的抗震性能 29 I 西安建筑科技大学硕士论文 4.1.1 内力分析29 4.1.2 位移分析33 4.2 不同衬砌厚度下地铁隧道的抗震性能 34 4.2.1 内力分析34 4.2.2 位移分析37 4.3 加减震层后地铁隧道的抗震性能 38 4.3.1 内力分析38 4.3.2 位移分析40 5 结论与展望41 5.1 结论 41 5.2 进一步研究工作的展望 41 致 谢43 参考文献44 附录 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果47 II 西安建筑科技大学硕士论文 1 绪论 1.1 引言 地震是非常常见的却又是突然发生的一种 自然灾害，给人们带来极其严重的损 [1] 害 。 全球每天大概发生 14000 次的地震，仅 7 级以上的就有 18--19 次；5 到 6 级的则是 有几百次。仅在我国，每年就有 20 到 30 次的地震是 5 级以上的，5 级以下的则更是数 [2] 不胜数 ，可见地震及其所带来的灾害时刻伴随着人们的生活。例如 1976 年在唐山发 生的大地震导致 24 万死亡，强震使这座城市变为一片废墟；2008 年四川的汶川地区发 生特大地震，其震级超过 8 级，约有 69000 多人在地震中丧身，近 25 万人受伤，强震 把汶川等地区几乎夷为平地，数以万计的人无家可归。所以，加强对地震所带来危害的 研究以及对材料抗震性能的深入研究就显得的极为重要。 近些年来，地下结构在许多国家有了高速的发展以及大量的建设。当前，地下空间 [3] 已经得到大力的开发和利用 。随着现代社会经济的发展，我国在地铁、山岭隧道、输