对以往的大震下盾构隧道的状况调研后发现,盾构隧道虽然遭受强烈地震动的影响,但只在竖井对接处和曲线处出现轻微损坏,并没有像明挖隧道出现隧道坍塌这种巨大受灾情况。原因在于,盾构隧道是一种对周边地基的跟随性很强的柔性结构。经验表明,只要确保周边地基的稳定性,就可以保证盾构隧道在强震下不至于坍塌。另外,隧道主要靠横向刚度来确保内部净空高度,即使隧道的纵向和环向接头出现部分损坏情况,但只要能在防水的同时保证周边地基稳定和横向的结构稳定,就能有效阻止隧道坍塌。
地下结构物的抗震研究一般按照围岩响应值的分析、结构反应值分析、结构构件的验算这个顺序进行。但是,对于变形性能较好的盾构隧道,除了竖井对接处或急曲线处等结构变化处,以及地基或地层的交错部位等明显受到地震剧烈影响的部位,在隧道的一般部位可以不作地震工况受力计算。
(1)隧道横向
应用反应谱法或一维地基的时程反应分析计,计算出隧道上端和下端之间地基相对位移的最大值,利用计算出的相对位移δ 和隧道外径D 求得倾斜角度φ。
式中 φ——地基的倾斜角度;
δ——隧道上端和隧道下端之间的最大地基反应位移差(相对位移);
D——隧道的外径。(www.daowen.com)
(2)隧道纵向
隧道纵向和横向一样,要利用符合研究条件的方法计算出地基的最大反应值。假定的地基位移曲线与结构物的位移曲线相同,将隧道纵轴线在地震工况下的变形曲线近似看成是振幅为U、波长为L 的正弦曲线,则正弦曲线的最大应变为:
式中 ε——正弦曲线的应变;
U——隧道深处最大地基反应位移;
L——正弦曲线的波长。
对于环宽为B 的盾构隧道,其接缝张开量Δ 可按下式计算,然后再与止水带的变形能力相对比,从而验算接缝防水性能。
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