海底隧道地震动力响应研究

发布时间：2017-12-05 06:16

  本文关键词：海底隧道地震动力响应研究

  更多相关文章： 海底隧道 地基模型 振动方程 水压力 自振频率 竖向位移 时程曲线 主应力

【摘要】：随着交通运输的发展需求,海底隧道正在火热建设。但海底隧道建造在海底,属于一种特殊的地下结构,且它处于非常复杂的工程地质和水文地质环境中,存在很多诸如断裂构造、破碎带等不确定因素,建成后难以更改,一旦发生地震破坏,其后果是难以估量的。因此,对海底隧道地震时的动力响应进行研究显得尤其重要。本论文主要针对地震作用下海底隧道横向振动响应进行分析研究,主要分为两部分:一部分是理论推导分析,另一部分是数值模拟分析。在进行理论推导时,首先结合弹性理论、结构动力学理论、土-结构相互作用理论推导了包含外阻尼、轴力、剪切变形、转动惯性在内的最普通的梁自由振动方程,并针对该方程进行了退化分析。然后针对海底隧道高水压的特点,以温克尔地基模型为基础,推导出包含水压力影响的海底隧道自由振动方程和强迫振动方程,利用分离变量法利用求得了海底隧道的振型和自振频率,并推导出了地震作用下土与海底隧道结构之间的相互作用系数以及隧道结构位移表达式。通过算例计算研究了水压对于结构的自振频率、结构位移以及相互作用系数的影响。数值模拟部分,采用Flac3d有限差分软件建立海底隧道三维计算模型,对海底隧道地震作用下的动力响应特性进行了数值模拟分析,通过理论推导和数值模拟结果对比,验证了水压对隧道结构自振频率和竖向振动位移的影响规律,并通过隧道结构主应力时程曲线分析研究了地震作用下水压对隧道结构应力状态的影响。
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.28;U459.5

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本文编号：1253849