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《西南交通大学》 2003年
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地下结构动力分析若干问题研究

高峰  
【摘要】: 随着隧道及地下结构的迅速的发展,研究其在动力荷载作用下的反应问题,具有重大的经济意义和社会意义。本文运用有限元方法,对隧道在动荷载作用下的反应进行了计算分析,研究工作主要包括以下几个部分: 1 运用波动理论,对水平成层的土壤进行了正演和反演地震反应分析。研究了冻土层的存在、地基辐射阻尼等因素对场地地震反应的影响以及通过反演计算得到结构地震反应分析时所需要的地震波。 2 比较了粘-弹性边界、粘性边界和固定边界条件的精度。根据不同边界条件,采用振动方法和波动方法,进行了在地震荷载作用下隧道结构的反应分析,分析了无限地基对计算结果的影响以及在地震荷载作用下隧道衬砌的薄弱部位。 3 在Newmark隐式积分方法的基础上,提出了提高其计算效率的改进方法,计算结果表明,改进方法即可节约计算机内存,又显著地提高了隐式时间积分方法的计算效率。改进方法必将在许多计算程序中采用。 4 计算了不同地震动作用下不同的围岩材料对隧道地震反应的影响,并通过改变隧道衬砌一定范围内围岩材料的参数,计算了隧道的地震反应,分析了在隧道施工中设置减震层和注浆加固一定范围内围岩这两种方法的减震效果、适用条件及其减震机理。提出采用注浆加固围岩的办法进行减震,充分发挥围岩的承载能力的观点。对隧道的抗震设计将是有益的。 5 进行了隧道三维地震反应分析。在不同的围岩材料、不同的衬砌类型情况下,分析了洞口段隧道衬砌应力和位移沿隧道轴线方向的变化规律以及采取注浆加固围岩的方法的减震效果。对隧道抗震设防长度与洞口段围岩性质、衬砌断面形式的关系以及隧道洞口段的加固措施进行了研究。指出在地震作用下,洞口段隧道衬砌轴向力不可忽视。为隧道抗震设计提供了依据。 6 推导了求解振动荷载的公式,提出了由结构对振动荷载的反应求振动荷载时程的有限元方法。验证了方法的有效性。为计算振动荷载提供了一种新的方法,并将有助于实际工程中一些振动问题的解决。
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