• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

浅埋多连拱隧道地震响应分析

黄虹源 王国波 郑涨

黄虹源,王国波,郑涨,2025. 浅埋多连拱隧道地震响应分析. 震灾防御技术,x(x):1−11. doi:10.11899/zzfy20240238. doi: 10.11899/zzfy20240238
引用本文: 黄虹源,王国波,郑涨,2025. 浅埋多连拱隧道地震响应分析. 震灾防御技术,x(x):1−11. doi:10.11899/zzfy20240238. doi: 10.11899/zzfy20240238
Huang Hongyuan, Wang Guobo, Zheng Zhang. Seismic response analysis of Shallow-buried Multi-Arch Tunnel[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention. doi: 10.11899/zzfy20240238
Citation: Huang Hongyuan, Wang Guobo, Zheng Zhang. Seismic response analysis of Shallow-buried Multi-Arch Tunnel[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention. doi: 10.11899/zzfy20240238

浅埋多连拱隧道地震响应分析

doi: 10.11899/zzfy20240238
基金项目: 国家自然科学基金(52478413、52078386)
详细信息
    作者简介:

    黄虹源,男,生于1995年。工程师。主要从事工程结构设计工作。E-mail:423509885@qq.com

    通讯作者:

    王国波,男,生于1979年。教授。主要从事工程结构动力分析的研究。E-mail:20190337@wzu.edu.cn

Seismic response analysis of Shallow-buried Multi-Arch Tunnel

  • 摘要: 随着工程建设技术的发展及需求的提高,大跨度多连拱隧道逐渐大量出现,其抗震性能值得关注。本文以某多连拱隧道为依托,建立二维计算模型,采用等价线性化模型Davidenkov模型考虑土体非线性特性,探讨该类结构地震响应规律。首先将拱形隧道地震响应与等截面矩形隧道的地震响应相比较,分析截面形式对结构地震响应的影响。其次,探讨拱数(跨数)、奇偶性对浅埋多连拱地下结构地震响应的影响。结果表明:(1)矩形较拱形结构产生更大残余变形;(2)结构的响应随拱数(跨数)的增加而增加,且增加的幅度高达30%;(3)奇、偶数拱结构的动力响应差异不明显。研究成果可为多连拱、大跨度浅埋隧道的抗震设计提供参考。
  • 图  1  计算模型及测点布置(单位:米)

    Figure  1.  Calculation model and layout of measuring points (Unit: m)

    图  2  输入地震波时程曲线及傅里叶谱

    Figure  2.  Input seismic wave time history and spectrum curves

    图  3  拱形和矩形结构水平加速度时程曲线

    Figure  3.  Horizontal acceleration time history curves of arch and rectangle structure

    图  4  水平相对位移时程曲线

    Figure  4.  Horizontal relative displacement time history curves

    图  5  衬砌最大弯矩云图

    Figure  5.  Maximum bending moment nephogram of lining

    图  6  不同跨数结构顶板水平加速度时程曲线

    Figure  6.  Horizontal acceleration time history curve of roof with different span structures

    图  7  不同跨数结构水平相对位移时程曲线

    Figure  7.  Horizontal relative displacement time history curves of structures with different spans

    图  8  奇偶拱(跨)数结构顶板水平加速度时程曲线

    Figure  8.  Horizontal acceleration time history curve of roof with different span structures

    图  9  奇偶拱(跨)数结构顶板最大水平加速度变化图

    Figure  9.  Maximum horizontal acceleration variation of roof with different spans structure

    图  10  不同拱(跨)数结构水平相对位移时程曲线

    Figure  10.  Horizontal relative displacement time history curves of structures with different spans

    图  11  不同拱(跨)数结构最大层间位移角变化图

    Figure  11.  Maximum inter-story displacement angle variation of different span structures

    表  1  土层计算参数

    Table  1.   Soil calculation parameters

    土层 厚度/m 密度(kg·m−3) 剪切波速(m·s−1) 泊松比 拟合参数
    α 2β $ {\gamma }_{\mathrm{r}} $
    杂填土、黏土 30 1850 200 0.493 1 0.78 7.44×10−4
    强风化花岗岩 20 2000 450 0.485 1 0.73 12.26×10−4
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    表  2  计算工况表

    Table  2.   Calculation cases

    工况 地震波 幅值 结构形式
    1 EL波 0.1 g 自由场
    2 Kobe波
    3 EL波 0.1 g 双连拱
    4 Kobe波
    5 EL波 0.1 g 双跨矩形
    6 Kobe波
    7 EL波 0.1 g 三连拱
    8 Kobe波
    9 EL波 0.1 g 三跨矩形
    10 Kobe波
    11 EL波 0.1 g 四连拱
    12 Kobe波
    13 EL波 0.1 g 四跨矩形
    14 Kobe波
    15 EL波 0.1 g 五连拱
    16 Kobe波
    17 EL波 0.1 g 五跨矩形
    18 Kobe波
    19 EL波 0. 1 g 七连拱
    20 Kobe波
    21 EL波 0.1 g 七跨矩形
    22 Kobe波
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    表  3  层间位移角

    Table  3.   Interlayer displacement angle

    地震波 层间位移角
    拱形 矩形
    EL波 1/1471 1/1515
    Kobe波 1/1234 1/1351
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    表  4  各类结构顶板最大水平加速度(单位:m/s2

    Table  4.   Maximum horizontal acceleration at roof with different span (Unit: m/s2

    结构类型/地震波 三连拱 三跨矩形 五连拱 五跨矩形 七连拱 七跨矩形
    EL波 1.26 1.34 1.33 1.54 1.34 1.37 1.35 1.84
    Kobe波 1.41 1.50 1.65 1.72
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    表  5  各类结构最大层间位移角

    Table  5.   Maximum interlayer displacement angle of structures with different spans

    结构类型/地震波 三连拱 三跨矩形 五连拱 五跨矩形 七连拱 七跨矩形
    EL波 1/1470 1/1515 1/1087 1/943 1/1149 1/877 1/952 1/763
    Kobe波 1/1234 1/1351 1/980 1/704
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-11-11
  • 录用日期:  2025-01-17
  • 修回日期:  2025-01-13
  • 网络出版日期:  2025-12-09

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