20090506基岩地震波作用下隧道计算模型分析.pdfVIP

第２９卷　第５期 隧道建设 Ｖｏｌ．２９　Ｎｏ．５ 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　 ２００９年１０月 ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｏｃｔ．　２００９ 基岩地震波作用下隧道计算模型分析 １ １ ２ １ 严细水 ，赵永倩 ，朱汉华 ，王迎超 （１．浙江大学土木工程系，杭州　３１００５８；２．浙江省公路管理局，杭州　３１０００９） 摘要：针对隧道的地震计算模型，详细分析了地震波、有限元区域及边界条件、有限单元尺寸等３个关键问题，指出：隧道的地震分 析应采用平原基岩地震波；在地震波作用分析中计算模型应采用底部固定边界条件，侧面具有无限边界时，不宜采用有限截断后添 加具有透射功能的边界，而宜根据圣维南原理采用大范围的截断边界；有限元尺寸应根据地震波的频谱关系确定。 关键词：隧道；地震波；有限元区域；边界条件；有限元尺寸 中图法分类号：ＴＵ４３５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－７４１Ｘ（２００９）０５－０５０３－０３ ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＴｕｎｎｅｌＭｏｄｅｌｓｂｙＢｅｄｒｏｃｋＳｅｉｓｍｉｃＷａｖｅｓ １ １ ２ １ ＹＡＮＸｉｓｈｕｉ，ＺＨＡＯＹｏｎｇｑｉａｎ，ＺＨＵＨａｎｈｕａ，ＷＡＮＧＹｉｎｇｃｈａｏ （１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００５８，Ｃｈｉｎａ； ２．ＺｈｅｊｉａｎｇＨｉｇｈｗａｙＢｕｒｅａｕ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１０００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｇａｒｄｉｎｇｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｕｎｎｅｌｓ，ｔｈｒｅｅｋｅｙｉｓｓｕｅｓ，ｉ．ｅ．，ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｓ，ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅ ｍｅｎｔｒｅｇｉｏｎａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｚｅ，ａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎ ｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｄｒａｗｎ：ｐｌａｉｎｂｅｄｒｏｃｋｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｓｈｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｉｎｓｅｉｓｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｕｎｎｅｌｓ；ｂｏｔｔｏｍｆｉｘｅｄｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｈｏｕｌｄｂｅａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ；ｉｎｓｔｅａｄｏｆｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｔｈａｔｈａｖｅｔｒａｎｓｍｉｓ ｓｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｓａｆｔｅｒｆｉｎｉｔｅｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ，ｌａｒｇｅｓｃａｌｅｔｒｕｎｃａｔｉｏｎｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅａｄｏｐｔｅｄｂａｓｅｄｏｎＳａｉｎｔＶｅｎａｎｔ＇ｓｐｒｉｎｃｉ ｐｌｅｉｎｃａｓｅｏｆｉｎｆｉｎｉｔｅｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｏｎｔｈｅｓｉｄｅ；ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｚｅｓｈｏｕｌｄｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｓｐｅｃ ｔｒｕｍｏｆｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｓ． ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ；ｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｒｅａ；ｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｚｅ ０　引言 通常隧道处于地基或山体中，进行地震反应计算 时所牵涉的计算区域通常是水平范围为无限大的平原 或体积非常大的山体（如图１、２所示）。 图２ 山体中的隧道示意图 Ｆｉｇ．２