相对刚度对圆形隧道结构地震反应影响规律的研究

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轨道结构参数变化对隧道振动的影响

DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2020.05.015轨道结构参数变化对隧道振动的影响熊永亮1,许永富2,王博3(1.同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海 200000)(2.宁波市轨道交通集团有限公司,浙江宁波 315000)(3.浙江天铁实业股份有限公司,浙江台州 331000)摘要:鉴于轨道结构的多样性以及轨道结构参数变化导致的轨道结构振动频率特征的复杂性,建立了单轮对轮轨耦合有限元模型,分析了扣件垂向刚度变化对整体道床、隔离式减振垫浮置板以及钢弹簧浮置板轨道振动的影响,此外还分析了板下支座刚度变化对两种浮置板轨道结构振动的影响。

结果表明:增大扣件刚度,3种轨道结构在50.00Hz 以下频率段的振动加速度级变化差异较大,100.00~200.00Hz 频率段内的振动加速度级均增强;增大支座刚度,钢弹簧浮置板工况下的道床和隧道壁振动加速度级变化幅度较大,其中道床振动加速度级减小最为明显。

关键词:轨道结构;有限元;扣件刚度;支座刚度中图分类号:U211.3 文献标识码:A 文章编号:2095-509X (2020)05-0072-05近年来,随着我国城市发展进程的加快,轨道交通愈加成为城市交通制式的不二选择。

城市轨道交通的主要形式为地铁,其运营时对周围环境产生的振动影响引起了人们的广泛关注[1]。

马龙祥等[2]通过建立薄片有限元-无限元耦合模型分析了地铁运营引发的环境振动响应,发现列车运营引发的纵向振动响应具有同横向、垂向响应相当的量值;刘鹏辉等[3]通过对北京某地铁线路内普通道床、III 型轨道减振器、弹性短轨枕、梯形轨枕、钢弹簧浮置板等轨道结构的现场测试,发现梯形轨枕、弹性短轨枕、轨道减振器对50Hz 以上的振动减振效果明显,钢弹簧浮置板道床对12.5Hz 以上的振动减振效果明显,对控制列车运行产生的二次噪声更有效。

大量学者[4-7]通过实测、建模等方法研究了多种轨道结构的振动特性,为我国轨道交通的发展提供了大量宝贵的参考资料及建议,但针对不同轨道结构在实际运用过程中参数变化导致的轨道结构及隧道振动变化情况的研究较少。

大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究的开题报告

大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究的开
题报告
一、研究背景
随着城市化进程的加快，地下空间的开发越来越广泛，大直径盾构隧道作为地下空间的重要组成部分，在城市交通、水利工程、市政设施等方面发挥着重要作用。

然而，在盾构隧道的建造和使用过程中，地震是难以避免的自然灾害，会给隧道结构和使用带来严重影响，因此对大直径盾构隧道的地震响应及减震措施进行研究具有重要意义。

二、研究内容
1. 大直径盾构隧道结构地震响应研究：通过分析大直径盾构隧道结构在地震作用下的动力响应特性，探讨结构对地震的稳定性和破坏性影响，为隧道工程的设计和施工提供支持。

2. 大直径盾构隧道结构减震措施研究：探讨不同减震措施在大直径盾构隧道结构中的应用效果，分析其减震效果和经济性，为建造更加安全、可靠的隧道提供参考。

三、研究方法
1. 理论分析法：通过对大直径盾构隧道地震响应的理论分析，研究其动力响应特性，为工程设计和施工提供支持。

2. 数值模拟法：采用ANSYS等软件对地震下大直径盾构隧道结构进行数值模拟，探究其动态响应特性，完善理论分析结果。

3. 实验方法：通过模拟地震等复杂环境进行试验研究，验证理论模型及数值模拟模型的正确性和可行性。

四、预期成果
通过本次研究，预期可以获得以下成果：
1. 针对大直径盾构隧道结构的地震响应特性和减震措施进行深入研究，提出实用性强的设计和施工建议。

2. 验证数值模拟方法和实验方法的正确性和可行性，为后续工程提
供科学支持。

3. 提高大直径盾构隧道结构的抗震能力，为社会发展提供更加安全、可靠的地下空间基础设施。

隧道抗震设计研讨论文[共五篇]

隧道抗震设计研讨论文[共五篇]第一篇：隧道抗震设计研讨论文北京地铁１０号线车站的工程背景，引用相关文献提出的刚度折减理论，探索对结构损伤缺陷的简化描述；同时基于数值模拟仿真，研究其在不同运营阶段的地震动力响应规律。

目的是为了揭示地铁隧道在疲劳损伤积累作用下的抗震动力学机理，并为进一步合理地改进和优化地铁隧道等地下结构的设计和施工、地下结构抗震设计规范的制定提供一定的参考依据。

初始损伤缺陷的描述与长期累积效应表达根据相关的试验及文献研究，在长期的荷载及环境腐蚀等作用下，结构的劣化过程是由于诸如微裂缝、微孔洞等这样的初始损伤缺陷随运营时间的增加在不断发展，最后导致结构失效。

事实上，对于既有地铁隧道而言，引起结构初始损伤缺陷的因素是多方面的，初始损伤缺陷的定义也是多方面的。

例如，可以定义为施工质量方面导致的初始缺陷、工后运营过程中由于沉降导致的初始缺陷以及受邻近或穿越施工影响带来的初始缺陷等等。

为了保证隧道结构在运营期间的安全，地铁隧道结构在长期运营动载作用下随时间的动力响应及初始缺陷的演变机理在不断得到人们的关注，尤其是初始缺陷长期累积作用下结构的抗震动力学行为。

这里不妨采用前人文献试验研究，采用刚度折减理论来体现隧道结构衬砌初始缺陷及其在列车不同运营阶段的抗震动力特性。

力学模型与计算参数１工程背景本文以１０号线双井车站由于列车振动所引起的隧道衬砌结构的动力响应为研究背景。

１０号线双井站为地下三层两跨（局部三跨）岛式站台车站，全长１８１．０ｍ。

车站地下一层为设备层，地下二层为站厅层，地下三层为站台层。

车站南、北两段为地下三层明挖结构，中间段为地下一层暗挖结构。

在图１中可以看出，北侧三层结构与中间暗挖段及中间暗挖段与南侧三层结构之间均有宽２０ｍｍ的变形缝。

由于变形缝的存在，因此，构想以变形缝为界，只考虑对双井站中间暗挖段结构衬砌进行动力响应分析。

此举目的在于，变形缝起着减振的作用，三段结构彼此振动影响不大；建立模型时能使计算单元的数量大大减少，即提高了计算运行速度，又能得到较理想的计算精度。

盾构隧道建筑物相互作用规律研究及其施工风险分析_马笑遇

目前, 国内外关于隧道与建筑物相互作用及风险分析方面的研究文献主要有:
L. T. Chen, H. G pou los[ 3 ] 等人 ( 1999) 利用两阶段方法对隧道施工引起的桩基变形特性进行了研究; N. Loganathan, H. G. . Poulos[ 4] ( 2000)利用离心模型试验对因隧道施工引起的单桩和群桩应力与变形特性的影响进行了初步研究; M roueh 等[ 5] ( 2003) 采用三维有限元方法模拟了在隧道施工中考虑了建筑物的存在以及忽略了建筑物存在两种情况下土体的位移; L ee等 [ 6] ( 2005) 分析了拟建隧道通过已经构建的桩基时对桩承载力的影响; 刘波, 陶龙光等[ 7] ( 2006) 基于沉降预测理论及 FLA C3D研究了地铁盾构隧道穿越建筑基础诱发地层变形的空间效应问题; 冯慧君, 范井越等 [ 8] ( 2009) 采用 FLA C3D对盾构隧道近距离旁穿越地面建筑物进行了模拟; 但这些研究结果大都缺少实测数据的验证。
版社, 1988.
94
铁道标准设计 RA ILWAY STAN DAR D DE SIGN 2010 (7 )
马笑遇 ) 盾构隧道建筑物相互作用规律研究及其施工风险分析
# 隧道 /地下工程 #
线总长为 2 4781967m, 该盾构法隧道穿越房屋段隧道埋深 1113~ 817 m, 本区间最小曲线半径 400 m, 隧道最大坡度 25j , 衬砌管片类型为钢筋混凝土管片, 外径 6 200 mm、内径 5 500mm, 宽度 1 200mm, 厚度 350 mm。该区间沿线影响范围内共有房屋 25 幢, 其中下穿 15幢, 具体情况如表 1所示。
模拟计算采用如下假设: ( 1) 地表和各层土均呈均质水平层状分布; ( 2) 忽略地下水的渗透作用, 土体本身变形与时间无关; ( 3) 土体为各向同性、连续的弹塑性材料, 服从 M ohr-Coulom b屈服准则; ( 4)建筑物与基础, 基础与土体采用变形协调计算的方法。 212 模拟工况

隧道工程地震响应特征分析及抗减震技术研究

隧道工程地震响应特征分析及抗减震技术研究摘要：我国是一个地震频发的国家，全国60%以上的地区基本地震烈度在6度以上。

在发展建设的过程中，大量的隧道工程位于高烈度地震区，在地震发生时遭受到不同程度的损害。

本文基于工程实践，通过资料调研、理论分析和数值模拟等手段对隧道地震响应特征进行研究，并对隧道抗减震技术进行总结分析。

关键词：隧道；地震；动力响应；抗减震我国地处世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾板块的挤压，地震断裂带发育成熟。

20世纪以来，中国共发生6级以上地震近800次，遍布除浙江省和香港特别行政区以外的所有省、自治区、直辖市和特别行政区，是世界上最大的大陆浅源强震活动区。

中国地震活动具有活动频度高、强度大、震源浅、分布广的特点。

新中国成立以来，先后有100多次破坏性地震袭击了多个省（自治区、直辖市），造成36万余人丧生，地震成灾面积达30多万平方公里，大量的基础设施遭到破坏，严重的地震灾害一直是中国的基本国情之一。

地下隧道结构已广泛应用于能源、交通、通信、城市建设和国防工程等领域。

尽管地下结构由于受到围岩的强约束作用，其抗震性能优于地面结构，但历次大地震中均有隧道等地下工程遭到严重破坏的实例，且地下结构一旦遭受震害，其修复难度较大，严重影响工程的安全运行及震后的抢险救灾等。

为此，对隧道结构的动力响应特征及抗减震技术进行分析研究尤其关键。

一、隧道地震响应特征分析（一）隧道结构振动对地层振动具有依赖性和追随性一般而言，地下结构的视比重（包括结构物和内净空断面的平均比重）比周围土体小得多，例如：盾构隧道的视比重约为1200 kg/m3，周围土体比重约为1600~1700 kg/m3；因此其自身受惯性力影响较小，周围岩土介质对隧道结构具有约束作用，导致其振动衰减速度快。

观察发现隧道的地震响应由地层的地震响应决定而并非由其自身的惯性力决定，衬砌在地震作用下产生的应力增量主要由地层的相对位移引起。

隧道结构抗震性能研究

隧道结构抗震性能研究地震是一种常见的自然灾害，其对建筑结构带来的破坏性极其巨大。

而对于隧道结构，由于其处于地下，对地震的响应和反应都会有所不同。

因此，研究隧道结构的抗震性能，对于确保隧道的安全运营具有至关重要的作用。

一、隧道结构的抗震性能隧道结构的抗震性能主要包括地震动力学特性、地震位移、应力、变形和破坏等。

地震动力学特性是指地震作用下结构内部的运动特性，包括振动频率、阻尼比等参数。

而地震位移、应力、变形和破坏则是地震作用下结构承受的不同形式的影响。

因此，进行隧道结构的抗震性能研究，需要从多个方面对其进行考察。

二、隧道结构的地震动力学特性研究地震动力学特性是隧道结构抗震性能的基础。

对于地震动力学特性研究，需要考虑隧道固有频率、地震激励及其相互作用。

通过对固有频率和阻尼比等参数的测定，可以有效评估隧道结构在地震作用下的振动特性及其稳定性。

而地震激励是指地震波在隧道结构内的传播和反射，影响隧道结构的运动特性。

通过对地震激励的分析，可以更加准确地预测隧道结构在不同地震作用下的响应。

三、隧道结构的应力、变形和破坏研究在进行隧道结构的应力、变形和破坏研究时，需要考虑隧道结构中的地质条件、隧道形式和施工方法等影响因素。

地质条件是影响隧道结构应力、变形和破坏的重要因素之一，因为隧道结构处于地下，地质条件对结构作用的影响是最为直接和显著的。

根据不同隧道形式和施工方法的选择，隧道结构的受力特性和抗震性能会有所不同。

因此，在进行隧道结构的应力、变形和破坏研究时，需要综合考虑这些因素的影响。

四、隧道结构的加强措施在对隧道结构的抗震性能进行研究的基础上，需要制定相应的加强措施，以提高隧道结构在地震作用下的抗力能力。

加强措施可以分为两类，一是提高隧道结构自身的抗震能力，二是增加隧道结构的稳定性。

提高隧道结构自身的抗震能力，可以通过增加隧道结构墙体的截面积、强度和延性等方式实现。

增加隧道结构的稳定性，可以通过对隧道结构周围土体的加固和支护进行改进。

隧道强度与隧道结构地震响应有限元分析的开题报告

隧道强度与隧道结构地震响应有限元分析的开题报告一、研究背景随着地铁、高速公路等基础设施建设规模的扩大，隧道结构应用广泛。

由于隧道所处的特殊环境和复杂地质条件，地震对隧道结构的影响尤为重要。

隧道结构地震响应的研究不仅可以为隧道结构的设计提供理论基础，还可以为隧道的安全运行提供可靠的保障。

因此，隧道结构地震响应的研究具有重要的意义。

目前，大多数关于隧道结构地震响应的研究都基于有限元分析方法，其过程如下：首先构建隧道结构的有限元模型，然后利用地震波数值模拟软件生成符合实际情况的地震波动载荷作为输入条件，对隧道结构进行动态响应分析。

此外，隧道结构的强度也是关键因素之一，因为隧道结构的强度在地震发生后会直接影响其抗震性能。

目前较为常见的隧道结构强度设计方法为经验公式法，这种方法不够准确，需要通过数值模拟得到更可靠的结果。

二、研究内容本文拟从隧道结构的强度和地震响应两个方面入手，采用有限元分析方法，对隧道结构的地震响应和强度进行研究。

具体研究内容如下：1. 构建隧道结构的有限元模型本文将选取一段现有隧道结构作为研究对象，对其进行几何建模和有限元网格划分，建立二维或三维的有限元模型。

2. 地震响应分析通过数值模拟软件生成规范地震波，利用有限元模型对隧道结构进行动态响应分析。

分析隧道结构在地震作用下的动态响应规律，得出隧道结构的地震响应指标。

3. 隧道结构强度分析本文将采用数值模拟方法，通过施加分布式载荷、点荷和斜向荷等不同类型的荷载，得出隧道结构的强度，特别是在地震作用下的失效机制和破坏形态。

同时，我们还将比较采用经验公式法和数值模拟法所得到的结果之间的差异。

三、研究意义本文将采用有限元分析方法，对隧道结构的地震响应和强度进行分析，对其在地震作用下的抗震性能进行评估，为工程实践提供可靠的理论基础。

本文的研究对于优化隧道结构的设计、提高其抗震能力、降低其安全风险具有重要的意义。

节理刚度对地震勘探激发效果的影响研究

节理刚度对地震勘探激发效果的影响研究彭夔;郝亚飞;邱浩浩【摘要】In this paper,the discrete element program UDEC was used to simulate the propagation rule of seismic waves in a joi.nted rock mass.The feature of energy distribution in seismic signals is analyzed by means of the wavelet packet method,the results show that the joint stiffness has great influence on the vibrational energy,frequencies of the transmission and reflection waves.The lower the joint stiffness is,the higher the percentage of the vibrational energy of the reflection waves and the effective signal is,and the higher Signal to Noise Ratio(SNR) is,the better effect of excitation is.%采用离散元程序UDEC模拟了地震波在含节理岩体中的传播规律,并采用小波包分析技术对地震信号的频带能量分布特征进行分析,结果表明节理刚度对反射波和透射波的振动能量和频率均有较大影响,节理刚度越低,反射波振动能量和有效信号能量所占频带总能百分比越高,信噪比越高,则激发效果越好.【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2013(038)003【总页数】4页(P209-212)【关键词】节理刚度;反射波;透射波;有效信号【作者】彭夔;郝亚飞;邱浩浩【作者单位】贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司,贵州贵阳430071;江苏省交通科学研究院股份有限公司,江苏南京211112;贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司,贵州贵阳430071【正文语种】中文【中图分类】U456.31 概述在地震勘探研究中，深入了解地震波在地下介质中的传播机制与衰减规律是研究如何增强地震波在地下介质中的传播能量和减少传播过程中能量衰减的关键。

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［摘
要］隧道结构与周围地层的相对刚度是两者之间相互作用的根本，文针对圆形隧道，用动力有限元方法分别讨论本采
了土质条件（切波速）衬砌厚度、砌直径等参数对结构地震反应的影响规律。然后引入柔度比的概念来综合考虑上述因剪、衬素的影响。计算结果显示：度比越大，柔隧道结构的地震内力反应越小，且对计算结果进行拟合得到衬砌内力与柔度比的并
第３０卷第５期
２００８年１０月
工程抗震与加同改造
Ｖｏ．０，１３Ｎｏ．５Ｏｃ．２ＯｔＯ８
ＥａｔｑａｅＲｅｉｔｎｇｎｅｉｇａｄＲｅｒｆｔｎｒｈｕｋｓｓａｔＥｎｉｅｒｎｎｔｏｔｇｉｉ
函数关系，以作为隧道结构抗震分析、计的参考。可设
［键词】相对刚度；力有限元法；道结构；震反应关动隧地
［中图分类号】Ｔ３４［５．８Ｕ５；４２２５［献标识码］Ａ文
［章编号］１０．１（０８０．０９０文０２８２２０）５０６．５４
相对刚度对圆形隧海平孔戈，，
（．苏省结构工程重点实验室（州科技学院）江苏苏州２５１；．济大学交通运输工程学院，海２０９）１江苏，１０１２同上００２
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