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基于有限元的土——结构动力相互作用山岭隧道地震反应
被引量:
2
1
作者
傅东阳
谷音
《广西大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2019年第1期176-182,共7页
当山岭隧道围岩及覆土层高度较大时,规范地震力计算结果与实际不符。采用ABAQUS有限元软件建立了考虑土—结构动力相互作用的山岭隧道整体结构有限元模型,进行动力时程计算,与规范结果进行了比较,得出山岭隧道结构动力反应特点,总结了...
当山岭隧道围岩及覆土层高度较大时,规范地震力计算结果与实际不符。采用ABAQUS有限元软件建立了考虑土—结构动力相互作用的山岭隧道整体结构有限元模型,进行动力时程计算,与规范结果进行了比较,得出山岭隧道结构动力反应特点,总结了公路山岭隧道结构在地震作用下的反应规律,研究了围岩高度对衬砌破坏规律的影响。结果表明,对于具有不同围岩高度的隧道横断面,埋置深度越大,内力峰值总体继续增大,但是在超过某数值后,增加的速度会减弱。该研究方法可以应用于公路山岭隧道考虑复杂地基地质条件有明显变化以及覆土层为非对称的情况,为山岭隧道的抗震分析提供参考。
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关键词
公路山岭
隧道
抗震分析
土
-
结构
动力
相互作用
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职称材料
竖向和水平向地震动耦合作用下海底沉管隧道失稳机理
2
作者
王秋哲
荀郑
+2 位作者
白笑笑
赵凯
陈国兴
《防灾减灾工程学报》
北大核心
2025年第3期584-592,共9页
在深厚软弱海床中修建跨海隧道并确保其地震安全是一项重大的工程挑战。竖向(P波)和水平向(SV波)地震动耦合作用导致海床土体产生复杂的流固耦合效应,即土体受到正应力差和剪应力的三维耦合剪切作用,瞬态超孔隙水压力呈振荡与累积两种...
在深厚软弱海床中修建跨海隧道并确保其地震安全是一项重大的工程挑战。竖向(P波)和水平向(SV波)地震动耦合作用导致海床土体产生复杂的流固耦合效应,即土体受到正应力差和剪应力的三维耦合剪切作用,瞬态超孔隙水压力呈振荡与累积两种增长模式且引起土体循环软化。基于扩展Masing法则构造了粘弹塑性应力应变滞回曲线,基于Biot动力固结方程以及对剪应力和正应力差耦合剪切引起的不可逆性体应变的数学描述,建立了饱和砂土有效应力本构模型;基于FLAC3D平台对该本构模型进行了二次开发,对室内单元试验数值模拟结果表明,建立的有效应力本构模型能够反映饱和砂土的孔压增长规律和液化过程。以渤海实际钻孔为场地条件,建立了沉管隧道-砂质海床相互作用模型,对竖向-水平向地震动耦合作用下沉管隧道的动力稳定性进行了数值模拟,揭示了双向地震动作用下沉管隧道-海床体系的动力相互作用机理及海床的渐进液化规律,明确了沉管隧道失稳的控制性因素为抗浮力的减小和上浮力的增大。上述研究成果可为海底沉管隧道的抗震设计提供参考依据。
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关键词
砂质
海床
沉管
隧道
有效应力方法
地震反应
土
-
结构
相互作用
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职称材料
水下隧道附属竖井的横向地震响应研究
被引量:
11
3
作者
陈向红
陶连金
陈曦
《科学技术与工程》
北大核心
2016年第13期273-278,共6页
受隧道和围岩的约束影响,水下隧道竖井在地震作用下的内力和变形特征与一般井筒式基础存在明显不同。基于黏弹性人工边界条件,采用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑土水介质与结构动力相互作用的有限元分析模型。通过对软土...
受隧道和围岩的约束影响,水下隧道竖井在地震作用下的内力和变形特征与一般井筒式基础存在明显不同。基于黏弹性人工边界条件,采用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑土水介质与结构动力相互作用的有限元分析模型。通过对软土和岩质地基中竖井结构的横向地震响应进行分析。计算结果表明:不同土质条件下的竖井结构内力和变形规律基本一致,但受影响程度存在较大差异,主要反映在与隧道接头位置。上述结论可为进一步研究水下隧道竖井结构振动理论及竖井结构设计提供参考。
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关键词
隧道
竖井
黏弹性人工边界
土
水
-
结构
动力
相互作用
有限元模型
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职称材料
平面P_(1)波入射下双层衬砌对海底隧道地震响应的影响
4
作者
朱赛男
陈艳华
+1 位作者
王宁
李伟华
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S02期122-127,共6页
将海水和海床土分别视为理想流体和饱和多孔介质,基于理想流体波动理论和Biot流体饱和多孔介质理论,考虑海水-海床土-隧道结构动力相互作用,利用波函数展开法和Hankel函数积分变换法,给出平面P1波入射下海底双层衬砌隧道地震响应的解析...
将海水和海床土分别视为理想流体和饱和多孔介质,基于理想流体波动理论和Biot流体饱和多孔介质理论,考虑海水-海床土-隧道结构动力相互作用,利用波函数展开法和Hankel函数积分变换法,给出平面P1波入射下海底双层衬砌隧道地震响应的解析解。与以往的“大圆弧假定”方法相比,Hankel函数积分变换法可以将海底双层衬砌隧道场地中的散射波场势函数从柱坐标系下直接转换到直角坐标系下,可以更好地处理海水层表面和水土交界面处边界条件。在解析解的基础上,分析内外衬砌刚度比和内外衬砌厚度比对海底双层衬砌隧道位移响应和应力响应的影响,对海底双层衬砌隧道的抗减震设计提出合理建议。研究结果表明:①海底双层衬砌隧道的应力响应明显小于同参数条件下的单层衬砌隧道;②内外衬砌刚度比和厚度比对隧道位移响应的影响与隧道衬砌位置有关;③随着内外衬砌刚度比和厚度比的增加,隧道外衬砌应力响应均有减小趋势;④综合内外衬砌刚度比和厚度比对隧道位移响应和应力响应影响,海底双层衬砌隧道抗减震设计时,隧道内外衬砌刚度比和厚度比的选取范围分别建议为E_(2)/E_(1)≤3和δ_(2)/δ_(1)≤2。
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关键词
海底双层衬砌
隧道
海水-海床土-隧道结构动力相互作用
散射问题
解析解
地震响应
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职称材料
地铁运行所致隧道上方旅客过夜用房频域振动分析
被引量:
1
5
作者
兰凯
曲帅
《铁道标准设计》
北大核心
2020年第8期97-102,共6页
以某新建机场的旅客过夜用房建筑与地铁隧道合建项目为研究对象,利用车辆-轨道耦合动力学理论和结构动力学理论分别建立列车-轨道耦合动力学模型和隧道-土-建筑物相互作用系统有限元模型,采用两步分析方法预测列车以不同速度通过引起的...
以某新建机场的旅客过夜用房建筑与地铁隧道合建项目为研究对象,利用车辆-轨道耦合动力学理论和结构动力学理论分别建立列车-轨道耦合动力学模型和隧道-土-建筑物相互作用系统有限元模型,采用两步分析方法预测列车以不同速度通过引起的上盖建筑振动,并根据相关标准评价其是否满足标准要求。主要结论如下:不同车速引起的上盖建筑的分频Z振级随中心频率变化的趋势相似,总体上,50 Hz以下随着频率的增大而增大;50 Hz以上随着频率的增大而减小;车速越高轮轨相互作用和轨道结构的振动越剧烈,所致建筑物振动超标情况也越严重,车速从80 km/h增加到140 km/h时,垂向轮轨力的最大值从120.19 kN增加到152.75 kN,钢轨和浮置板的最大加速度分别从64.02g和2.25g增加到140.49g和4.7g,建筑物最大Z振级从75 dB增加到90 dB。建议进一步采取减振措施来保证地铁列车通过所致振动满足标准要求。
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关键词
地铁
上盖建筑
结构
振动评价
车辆
-
轨道耦合
动力
学
隧道
-
土
-
建筑物
相互作用
系统
有限元法
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职称材料
题名
基于有限元的土——结构动力相互作用山岭隧道地震反应
被引量:
2
1
作者
傅东阳
谷音
机构
福州大学土木工程学院
出处
《广西大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2019年第1期176-182,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51108088
51578157)
文摘
当山岭隧道围岩及覆土层高度较大时,规范地震力计算结果与实际不符。采用ABAQUS有限元软件建立了考虑土—结构动力相互作用的山岭隧道整体结构有限元模型,进行动力时程计算,与规范结果进行了比较,得出山岭隧道结构动力反应特点,总结了公路山岭隧道结构在地震作用下的反应规律,研究了围岩高度对衬砌破坏规律的影响。结果表明,对于具有不同围岩高度的隧道横断面,埋置深度越大,内力峰值总体继续增大,但是在超过某数值后,增加的速度会减弱。该研究方法可以应用于公路山岭隧道考虑复杂地基地质条件有明显变化以及覆土层为非对称的情况,为山岭隧道的抗震分析提供参考。
关键词
公路山岭
隧道
抗震分析
土
-
结构
动力
相互作用
Keywords
highway mountain tunnel
seismic analysis
soil
-
structure dynamic interaction
分类号
TU451 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
竖向和水平向地震动耦合作用下海底沉管隧道失稳机理
2
作者
王秋哲
荀郑
白笑笑
赵凯
陈国兴
机构
江苏商贸职业学院建筑工程与管理学院
南京工业大学岩土工程研究所
出处
《防灾减灾工程学报》
北大核心
2025年第3期584-592,共9页
基金
国家自然科学基金项目(52378347,52408540)
南通市自然科学基金项目(JC2023026)资助。
文摘
在深厚软弱海床中修建跨海隧道并确保其地震安全是一项重大的工程挑战。竖向(P波)和水平向(SV波)地震动耦合作用导致海床土体产生复杂的流固耦合效应,即土体受到正应力差和剪应力的三维耦合剪切作用,瞬态超孔隙水压力呈振荡与累积两种增长模式且引起土体循环软化。基于扩展Masing法则构造了粘弹塑性应力应变滞回曲线,基于Biot动力固结方程以及对剪应力和正应力差耦合剪切引起的不可逆性体应变的数学描述,建立了饱和砂土有效应力本构模型;基于FLAC3D平台对该本构模型进行了二次开发,对室内单元试验数值模拟结果表明,建立的有效应力本构模型能够反映饱和砂土的孔压增长规律和液化过程。以渤海实际钻孔为场地条件,建立了沉管隧道-砂质海床相互作用模型,对竖向-水平向地震动耦合作用下沉管隧道的动力稳定性进行了数值模拟,揭示了双向地震动作用下沉管隧道-海床体系的动力相互作用机理及海床的渐进液化规律,明确了沉管隧道失稳的控制性因素为抗浮力的减小和上浮力的增大。上述研究成果可为海底沉管隧道的抗震设计提供参考依据。
关键词
砂质
海床
沉管
隧道
有效应力方法
地震反应
土
-
结构
相互作用
Keywords
sandy seabed
immersed tunnel
effective stress method
seismic response
soil
-
structure interactio
分类号
TU93 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
水下隧道附属竖井的横向地震响应研究
被引量:
11
3
作者
陈向红
陶连金
陈曦
机构
北京工业大学建工学院
中咨泰克交通工程集团有限公司
出处
《科学技术与工程》
北大核心
2016年第13期273-278,共6页
基金
国家高技术研究发展计划(863计划)(2006AA11Z119)资助
文摘
受隧道和围岩的约束影响,水下隧道竖井在地震作用下的内力和变形特征与一般井筒式基础存在明显不同。基于黏弹性人工边界条件,采用通用有限元程序ANSYS建立了一种可以同时考虑土水介质与结构动力相互作用的有限元分析模型。通过对软土和岩质地基中竖井结构的横向地震响应进行分析。计算结果表明:不同土质条件下的竖井结构内力和变形规律基本一致,但受影响程度存在较大差异,主要反映在与隧道接头位置。上述结论可为进一步研究水下隧道竖井结构振动理论及竖井结构设计提供参考。
关键词
隧道
竖井
黏弹性人工边界
土
水
-
结构
动力
相互作用
有限元模型
Keywords
tunnel shaft
viscous
-
spring artificial boundary
soil and water
-
structure dynamic interaction
finite element model
分类号
U452.28 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
平面P_(1)波入射下双层衬砌对海底隧道地震响应的影响
4
作者
朱赛男
陈艳华
王宁
李伟华
机构
华北理工大学建筑工程学院
河北省地震工程与防灾重点实验室
北京交通大学土木建筑工程学院
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S02期122-127,共6页
基金
唐山市科技局应用基础研究项目(22130211H)
河北省省属高等学校基本科研业务费研究项目(JQN2023018)
+1 种基金
国家自然科学基金项目(52078033)
河北省自然科学基金项目(E2020209072)。
文摘
将海水和海床土分别视为理想流体和饱和多孔介质,基于理想流体波动理论和Biot流体饱和多孔介质理论,考虑海水-海床土-隧道结构动力相互作用,利用波函数展开法和Hankel函数积分变换法,给出平面P1波入射下海底双层衬砌隧道地震响应的解析解。与以往的“大圆弧假定”方法相比,Hankel函数积分变换法可以将海底双层衬砌隧道场地中的散射波场势函数从柱坐标系下直接转换到直角坐标系下,可以更好地处理海水层表面和水土交界面处边界条件。在解析解的基础上,分析内外衬砌刚度比和内外衬砌厚度比对海底双层衬砌隧道位移响应和应力响应的影响,对海底双层衬砌隧道的抗减震设计提出合理建议。研究结果表明:①海底双层衬砌隧道的应力响应明显小于同参数条件下的单层衬砌隧道;②内外衬砌刚度比和厚度比对隧道位移响应的影响与隧道衬砌位置有关;③随着内外衬砌刚度比和厚度比的增加,隧道外衬砌应力响应均有减小趋势;④综合内外衬砌刚度比和厚度比对隧道位移响应和应力响应影响,海底双层衬砌隧道抗减震设计时,隧道内外衬砌刚度比和厚度比的选取范围分别建议为E_(2)/E_(1)≤3和δ_(2)/δ_(1)≤2。
关键词
海底双层衬砌
隧道
海水-海床土-隧道结构动力相互作用
散射问题
解析解
地震响应
Keywords
undersea double
-
layer tunnel
seawater
-
seabed soil
-
tunnel structure dynamic interaction
scattering problem
analytical solution
seismic response
分类号
TU432 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
地铁运行所致隧道上方旅客过夜用房频域振动分析
被引量:
1
5
作者
兰凯
曲帅
机构
四川省机场集团有限公司
西南交通大学牵引动力国家重点实验室
出处
《铁道标准设计》
北大核心
2020年第8期97-102,共6页
基金
国家自然科学基金重点项目(51735012)。
文摘
以某新建机场的旅客过夜用房建筑与地铁隧道合建项目为研究对象,利用车辆-轨道耦合动力学理论和结构动力学理论分别建立列车-轨道耦合动力学模型和隧道-土-建筑物相互作用系统有限元模型,采用两步分析方法预测列车以不同速度通过引起的上盖建筑振动,并根据相关标准评价其是否满足标准要求。主要结论如下:不同车速引起的上盖建筑的分频Z振级随中心频率变化的趋势相似,总体上,50 Hz以下随着频率的增大而增大;50 Hz以上随着频率的增大而减小;车速越高轮轨相互作用和轨道结构的振动越剧烈,所致建筑物振动超标情况也越严重,车速从80 km/h增加到140 km/h时,垂向轮轨力的最大值从120.19 kN增加到152.75 kN,钢轨和浮置板的最大加速度分别从64.02g和2.25g增加到140.49g和4.7g,建筑物最大Z振级从75 dB增加到90 dB。建议进一步采取减振措施来保证地铁列车通过所致振动满足标准要求。
关键词
地铁
上盖建筑
结构
振动评价
车辆
-
轨道耦合
动力
学
隧道
-
土
-
建筑物
相互作用
系统
有限元法
Keywords
subway
over
-
track building
structural vibration evaluation
vehicle
-
track coupled dynamics
tunnel
-
soil
-
building interaction system
finite element method
分类号
U211.2 [交通运输工程—道路与铁道工程]
U327 [交通运输工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于有限元的土——结构动力相互作用山岭隧道地震反应
傅东阳
谷音
《广西大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2019
2
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职称材料
2
竖向和水平向地震动耦合作用下海底沉管隧道失稳机理
王秋哲
荀郑
白笑笑
赵凯
陈国兴
《防灾减灾工程学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
水下隧道附属竖井的横向地震响应研究
陈向红
陶连金
陈曦
《科学技术与工程》
北大核心
2016
11
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职称材料
4
平面P_(1)波入射下双层衬砌对海底隧道地震响应的影响
朱赛男
陈艳华
王宁
李伟华
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
5
地铁运行所致隧道上方旅客过夜用房频域振动分析
兰凯
曲帅
《铁道标准设计》
北大核心
2020
1
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职称材料
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