沉管隧道整体地震反应分析

【摘要】： 沉管隧道作为跨越水道的建筑,因其具有诸多显著的优点而被广泛应用。随着经济的发展及为了改善交通网络,我国必将沉管隧道作为穿越河流、港湾、海底的重要手段。然而,沉管隧道一般修建于软弱底层,埋置浅,受地震影响大。由于沉管隧道的重要性及在水下的特殊性,一旦破坏将产生灾难性后果。以此,对沉管隧道进行抗震研究是十分必要的。目前国内外所采用的隧道地震反应分析和设计方法主要按二维问题处理,对地震中整个隧道的变形受力特性的研究很少。本文利用广州洲头咀沉管隧道的基本资料,拟在田村重四郎——冈本舜三提出的数学模型的基础上,结合ANSYS通用有限元分析软件,提出隧道地震反应的离散化分析方法,对洲头咀沉管隧道进行了总体地震反应的分析。本文采用地震工程中常用的标准波EL-Centro波,考虑管段刚性连接、铰接和弹性连接等三种不同连接方式,运用时程动力分析法,探讨洲头咀沉管隧道地震响应的受力分析方法和对相应分析结果展开讨论。分析结果表明:采用质点——弹簧模型并把隧道处理为弹性地基梁是合理的;管段连接方式对沉管隧道最大口向应轴力的影响比较大,而对最大响应弯矩的影响不是很明显;弹性联结对减小隧道轴力是有效的,对隧道接头附近弯矩的影响较大,在距离接头较远处弯矩接近于刚性联结情况,即弹性联结使得管段接头的动力性能得以改善。