理论教育 深层排(蓄)水隧道抗震分析方法

深层排(蓄)水隧道抗震分析方法

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:在综合国内外盾构法抗震设计理论和行业规范标准的基础上,深隧的地震反应计算方法大致可以分为等代地震荷载法、反应位移法、地层-结构时程分析法。表5-13地下结构抗震计算方法适用性反应位移法适用于隧道衬砌结构横向地震反应计算以及隧道纵向地震反应计算。

深层排(蓄)水隧道抗震分析方法

在综合国内外盾构法抗震设计理论和行业规范标准的基础上,深隧的地震反应计算方法大致可以分为等代地震荷载法、反应位移法、地层-结构时程分析法。

《地下结构抗震设计标准》将反应位移法分为若干种:

①反应位移法Ⅰ:适用于均质地层的地下结构断面的地震反应计算方法,如图5-61所示。

图5-61 横向地震反应计算的反应位移法Ⅰ计算简图

②反应位移法Ⅱ:适用于成层地层的地下结构断面的地震反应计算方法,如图5-62所示。

图5-62 地层位移沿深度和隧道轴向分布

③反应位移法Ⅲ:适用于均质或较均质地层的线长形地下结构的纵向地震反应计算方法,如图5-63所示。

图5-63 纵向地震反应计算的反应位移法

④反应位移法Ⅳ:适用于沿纵向地层变化明显的线长形地下结构的纵向反应位移法。

⑤整体式反应位移法:适用于均质、水平成层或复杂成层地下结构的形状复杂断面的反应位移法。(www.daowen.com)

根据不同地质条件和隧道结构形式,宜选用合理的计算方法进行分析计算,各种抗震分析方法的适用性如表5-13所示。

表5-13 地下结构抗震计算方法适用性

反应位移法适用于隧道衬砌结构横向地震反应计算以及隧道纵向地震反应计算。采用这类方法时,地层动力反应位移最大值被作为强制位移通过土弹簧施加在结构上。

当采用时程分析法时,应对结构与地基、结构与水体之间的动力相互作用进行合理的建模处理。并对土体的边界进行合理建模,侧面人工边界不宜小于3倍结构水平有效宽度。选用不少于两组的实际强震记录和一组地震安全性评价提供的加速度时程曲线,按有限单元法进行抗震计算。

在选取分析方法时,宜根据隧道地质条件、计算方法本身的适用性等因素综合判断。一般认为,设防类别为丙类的盾构法输水隧道进行抗震计算时,可采用等代地震荷载法;乙类以上重大输水隧道应采用反应位移法、动力时程分析法进行抗震计算或对照互验,并与等代地震荷载法计算结果进行比较,取更不利的计算结果。

对于横向构造沿隧道轴向均匀不变的隧道,一般可以按平面应变问题进行水平地震作用计算。以下情况需按空间结构模型进行反应分析:①纵轴方向结构形式有较大变化。②结构纵向土层分布有显著差异。③隧道与泵站、隧道与工作井连接处等复杂节点位置处。

纵向计算宜采用三维模型进行计算,隧道衬砌可采用简化梁单元建模,结构与土体之间相互作用可用地基弹簧模拟。

单层衬砌和分离式衬砌外衬作为整体结构进行抗震结构计算时,可通过工程类比和敏感性分析对弹性模量进行折减后确定结构刚度,再进行抗震计算。

对于叠合式双层衬砌结构,外衬与内衬可作为整体结构,对弹性模量可按设计值取用后计算结构刚度,再进行抗震计算。

在复杂地质条件下,应采用三维建模的方式进行时程分析,而等代地震荷载法和简化的反应位移法尽管存在一定的理论缺陷和限制条件,但由于在工程实践中有充分的经验积累,在很多情况下仍可以采用,或者与时程分析法的结果进行对比分析。

当采用时程分析法计算地震作用效应、进行承载力抗震验算时,应对地震作用效应进行折减,折减系数可取0.35。

隧道布置宜避免穿越地震断裂带,出现建筑范围内有发震断裂时,应考虑断裂错动对隧道的影响。结构宜采用柔性接头设计。

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