论文部分内容阅读
近年来，随着人口的急剧增长和城市化进程的加快，许多城市陷入了地面空间不足的窘境，地面交通的运输能力远远不能满足居民日常生活的需求，因此地下空间的开发就成为了必然趋势。地下交通系统的迅速发展带来了很多亟待解决的问题，其中地下结构的地震安全性问题就凸显出重要性。地下结构在地震作用下的受力特点和振动反应与地面结构存在很大差异，常用的地面结构抗震设计方法未必适用于地下结构。在国内外的历次地震中已经多次出现了隧道地震破坏的现象，地下结构一旦震损，可能会导致严重的人员伤亡，其震后修复也相当困难，因此对于地下结构抗震的研究是十分必要的。本文在前人工作的基础上，通过振动台试验和数值模拟的方法，对地铁隧道的地震反应规律和震害机理进行了研究。具体内容如下：1.震害资料分析本文介绍了1995年阪神地震中神户市地下结构的震害资料，总结了该次地震震害的一些具体特征，在此基础上提出了地下结构震害的若干影响因素。2.土的本构模型本文介绍了岩土工程领域常用的几种土体本构模型，重点在ANSYS中利用参数化设计语言工具APDL进行了Duncan-Chang本构模型的二次开发。3.近场波动的数值模拟本文介绍了几种常见的人工边界条件，并且在ANSYS中实现了粘弹性人工边界和自由场边界；解决了初始地应力场的施加以及静力-动力人工边界转换的问题。4.地下结构地震破坏振动台试验本文介绍了课题组自主研制的层叠剪切箱及地下结构破坏大型振动台试验的情况；基于FORTRAN90和MATLAB编制了振动台试验数据自动处理程序，提高了数据处理效率。通过对穿过土层分界面的隧道的地震反应的振动台试验的结果的分析，研究了隧道地震反应规律。5.隧道地震反应的数值模拟本文利用ANSYS软件数值模拟了圆形隧道的地震反应过程，将数值模拟结果与解析解进行了对比，总结分析了隧道地震反应规律的关键影响因素，归纳给出了隧道地震破坏的几种常见模式以及地震破坏机理。