盾构法隧道抗震安全设计说明.ppt

Beijing Jiaotong University Beijing Jiaotong University 盾构法隧道抗震安全性设计 汇报人：*** 2017年11月16日 内容提纲 盾构法隧道在地震中的破坏 一 相关规范设计规定 二 研究现状 三 抗震措施 四 工作计划及预期成果 五 盾构法隧道在地震中的破坏 1976年，唐山大地震中，刚刚建成的天津地铁经受住了地震的考验，仅在施工缝部位发生施工面层局部脱落或裂缝的迹象。 1985年，墨西哥发生里氏8.1级地震，距震源350km的墨西哥城下水道盾构隧道受到损坏，工作井与隧道连接处管片发生相对错动，环间螺栓被剪断，拱顶轴向发生连续裂缝破坏。 1995年，日本阪神发生里氏7.2级地震，数条排污盾构隧道竖井与盾构连接处由于结构刚性的差异发生接头结构错位，引起管片、接头破坏，发生了严重漏水事故。 Reference: 天津市抗震办公室等.唐山大地震天津市市政工程灾害.天津：天津科学技术出版社,1984. 何伟. 盾构隧道的抗震研究方法与措施[A]. .2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C].:,2012:6. 相关规范设计规定 《城市轨道交通结构抗震设计标准》 ——住房和城乡建设部、国家质量监督检验检疫总局 地震荷载计算方法 盾构法隧道相关规定 抗震措施规定 横向 反应位移法 7.1.1 抗震性验算中圆形断面结构应采用直径变形率作为验算指标，地震作用产生的直径变形率应小于规定的限值。 10.5.6 盾构隧道与车站连接处、联络通道两侧、土层参数急剧变化处等，应设置变形缝； 衬砌管片环间宜采用螺栓等抗拉构件进行连接。 反应加速度法 纵向 反应位移法 Reference: 川岛一彦.地下构筑物的耐震设计[M].日本:鹿岛出版会,1994. 《地下铁道建筑结构抗震设计规范》 ——上海市城乡建设与交通委员会、同济大学 条件 地震荷载计算方法 盾构法隧道相关规定 抗震措施规定 均匀地层、规则断面 反应位移法 - 7.2.1 计算单元可沿纵向取相邻管片的中—中。 7.2.3 采用等代地震荷载加速度法 7.3.2 盾构隧道径向变形的最大值应不超过按满足接缝防水材料使用要求确定的允许值。 7.3.3 地震时易发生液化、突沉的地段，可按设计配置较大膨胀倍率的橡胶垫。 7.3.6 管片宜错缝拼装，并加深接头榫槽深度，以增强纵向整体性。 矩形断面车站或区间隧道 等代地震荷载法 加速度法 惯性力法 设防烈度下 时程分析法 弹性时程分析法 罕遇地震下 弹塑性时程分析法 相关规范设计规定 《地下结构抗震设计标准》（征求意见稿） ——住房和城乡建设部 相关规范设计规定 条件 计算方法 位置 盾构法隧道相关规定 抗震措施规定 土质地层 反应位移法I（内力简化公式） 均质地层 8.2.3 计算模型选择 8.3.4 地震作用 8.2.5 抗震验算 8.3.2 不得使结构产生影响使用的差异沉降，同时应满足结构防水要求。 8.3.3 可采用减小管片环幅宽、加长螺栓长度、加厚弹性垫圈、局部选用钢管片或可挠性管片环等措施提高隧道结构适应地层变形的能力。 8.3.4 可采用如管片壁后注入低剪切刚度注浆材料等措施，在隧道与地层之间设置隔震层以减少地层传递至结构的地震能量。 8.3.5 盾构隧道应避免穿越断层破碎带、地裂缝等不良地质区域。 8.3.6 盾构隧道应避免穿越可能发生液化的地层。结构构造措施可在盾构隧道环缝面设置凹凸榫槽、隧道局部或全长进行二次衬砌等。 反应位移法II 水平/复杂成层 粘弹性时程分析法 软土/软硬交错层 弹塑性时程分析法 含饱和砂土或粉土层 岩质地层 反应位移法III（修正静力法） 均质或较均匀 精细化设计 粘弹性时程分析法 盾构隧道与横通道、工作井、通风井等结构连接部位 弹塑性时程分析法 计算模型 管片模拟 接头模拟 完全刚度均质圆环 管环为等刚度管环 完全忽略接头的影响 等效刚度均质圆环 等效考虑接头弯曲刚度的降低引起的管环弯曲刚度的降低 等效考虑接头影响 多铰圆环 管片考虑为无折减的完全刚度 环向接头为铰接处理，不考虑纵向接头 梁—弹簧模型 管片用梁模拟，用地基弹簧模拟结构与周围土体的相互作用 环向接头模拟为旋转弹簧，纵向接头模拟为剪切弹簧 壳—弹簧模型 管片用三维壳单元模拟，用地基弹簧模拟结构与周围土体的相互作用 接头采用同样的弹簧模拟 相关规范设计规定 计算模型对比 研究现状 研究团队（排名不分先后） 小泉淳 早稻田大学 何 川 西南交通大学 黄茂松 同济大学 杜俢力 北京工业大学 刘晶波 清华大学 小泉