盾构隧道的抗震研究及算例PDF电子书下载

第1章 关于盾构隧道抗震的基础知识 1

1.1盾构隧道的特征 1

1.2盾构隧道地震反应的特征 2

1.2.1以往地震灾害中的发现 2

1.2.2以往地震中得到的启发 9

1.2.3以往的振动试验分析 11

1.2.4在抗震研究中应该考虑的地震影响 14

1.3抗震研究中假想的地震 17

第2章 盾构隧道的抗震研究概述 19

2.1抗震性能的思考方法 19

2.1.1基本思想 19

2.1.2关于等级1地震动（L1）的性能要求的想法 21

2.1.3关于等级2地震动（L2）的性能要求的想法 21

2.2性能要求和验算内容 22

2.2.1盾构隧道特有的性能要求 22

2.2.2对等级1 （L1）地震动的性能要求和验算内容 22

2.2.3对等级2地震动（L2）的性能要求和验算内容 24

2.3周边地基的稳定性评价 25

2.3.1基本思想 25

2.3.2周边地基稳定性的评价研究 28

2.4抗震分析方法 29

2.4.1假设及模型 29

2.4.2分析方法分类 30

2.5设计地震动 33

2.5.1设计地震动的思想方法 33

2.5.2设计反应谱 33

2.5.3地震动的时程波形 35

2.5.4模拟地震波形 37

2.5.5隧道纵向的设计地震动及相关课题 37

2.6结构模型 40

2.6.1盾构隧道结构的力学特征 40

2.6.2横向结构模型 41

2.6.3纵向结构模型 42

2.7地基和结构物的相互作用 42

2.7.1基本思想 42

2.7.2应用地基弹簧的方法 43

2.7.3应用耦合振动系模型的方法 44

2.8抗震设计的顺序 45

2.8.1对地基反应的抗震研究 45

2.8.2对结构的抗震研究 47

2.9提高抗震性能的措施 49

2.9.1基本思想 49

2.9.2隧道横向抗震结构设计 50

2.9.3隧道纵向抗震结构设计 51

第3章 地震时地基反应的评价 52

3.1抗震研究中必要的地基信息评价 52

3.1.1地基调查的基本步骤 52

3.1.2施工阶段对应的地基调查 53

3.1.3地基调查与试验方法 55

3.1.4抗震研究中必须确定的地基物理性质指标及换算公式 62

3.2地震反应分析的基本内容 65

3.2.1基岩面与表层地基的模型化 65

3.2.2隧道轴向地基应变模型 66

3.3地基地震反应分析方法的种类 68

3.3.1地基地震反应分析的基础知识 69

3.3.2全应力1维地震反应分析法 70

3.3.3有效应力1维地震反应分析法 73

3.3.4总应力2维地震反应分析法 75

3.3.5有效应力2维地震反应分析法 75

3.4处理特殊地基条件下的地基反应 76

3.4.1液化地基 76

3.4.2地基交错处 77

3.4.3大深度盾构 78

第4章 管环的模型化 80

4.1横向 80

4.1.1基本思想 80

4.1.2管片 82

4.1.3接头部分 87

4.1.4二次衬砌 89

4.2纵向 89

4.2.1管片 89

4.2.2接头部分 89

4.2.3二次衬砌 91

4.3管片结构模型化中的注意点 92

4.3.1高刚度接头 92

4.3.2榫接接头 93

4.3.3对接接头 94

第5章 盾构隧道地震反应的分析方法 95

5.1分析模型和分析方法 95

5.1.1模型化的重要性 95

5.1.2实际地震反应分析 96

5.2横向的抗震研究 97

5.2.1基本思路 97

5.2.2隧道和周边地基相互作用的模型化 100

5.2.3横向抗震分析方法 102

5.3纵向抗震研究 106

5.3.1基本思路 106

5.3.2沿隧道轴向的位移分布（相位差）模型 108

5.3.3隧道和周边地基的模型化 110

5.3.4纵向抗震分析方法 112

5.4隧道线形以及结构变化部分的抗震研究 117

5.4.1基本思想 117

5.4.2结构变化部分模型化时的注意事项 118

5.4.3结构研究方法 119

第6章 验算方法 122

6.1验算项目和界限值 122

6.2弹性范围内的验算 124

6.2.1承载性能的验算 124

6.2.2变形性能的验算方法 124

6.3超出弹性范围的验算方法 125

6.3.1承载力的验算方法 125

6.3.2变形性能的验算方法 126

第7章 有效提高抗震性能的构造措施 127

7.1接头构造 127

7.2柔性管片 128

7.3特殊的柔性构造 130

7.3.1不产生剪切变形的柔性管片 130

7.3.2盾构钢壳残留部的柔性构造 130

7.4免震构造 132

7.5止水性能 132

7.5.1密封材料 132

7.5.2 Ω橡胶止水带 133

7.5.3地震后漏水的对策 133

附录A一维地基模型的地震反应分析算例 135

A1已验算的各种分析方法及分析条件 135

A1.1地基的反应分析方法 135

A1.2地基条件（一维表层地基模型） 136

A1.3地震级别 137

A1.3.1 1级地震动 137

A1.3.2 2级地震动 138

A1.4事例分析 139

A1.4.1瑞利衰减 140

A1.4.2修正R-O模型 141

A1.4.3 FLIP的分析参数 141

A1.4.4 LIQCA的分析参数 143

A2比较不同方法的分析结果 144

A2.1各种分析方法比较 144

A2.1.1 1级地震动的地震反应分析结果 144

A2.1.2 2级地震动的地震反应分析结果 146

A2.2关于二层系地基模型分析方法的适用性 150

A2.2.1以剪切一阶模态为基础的多层地基的应变位移计算 151

A2.3地震动输入深度的影响 152

A2.4有无基岩层的影响 154

附录B盾构隧道的横向抗震分析算例 156

B1 1级地震动分析 156

B1.1概述 156

B1.2分析条件 156

B1.2.1结构条件 156

B1.2.2使用材料 157

B1.2.3地基条件 157

B1.2.4荷载条件 158

B1.3不同分析方法的分析结果比较 158

B1.3.1梁-弹簧模型位移响应法 158

B1.3.2等刚度环的位移响应法 161

B1.3.3二维动态FEM分析 162

B1.3.4二维静态FEM分析 162

B1.3.5使用等刚度环模型的解析解 163

B1.4地震时断面内力的计算结果 163

B1.5抗震性能验算 165

B1.5.1性能要求的确定与验算方法 165

B1.5.2应力值的验算 165

B1.6不同计算方法的特点 166

B2对于2级地震动的分析 169

B2.1概要 169

B2.2分析条件 169

B2.3计算方法 169

B2.4地震时的断面内力计算结果 171

B2.5抗震性能验算 172

B2.5.1抗震性能的规定与验算 172

B2.5.2极限承载力验算 172

B2.5.3防水性验算 173

B2.6不同计算方法的特点 174

B3导入梁-弹簧模型的三维动态FEM分析 174

B3.1简介 174

B3.2计算条件 174

B3.3计算方法 174

B3.3.1分析程序 174

B3.3.2分析模型 174

B3.4计算结果 174

B3.5分析方法的适用性 177

附录C盾构隧道纵向抗震的研究算例 179

C1概述 179

C2研究条件 179

C2.1结构条件 179

C2.2使用材料 180

C2.3研究实例 180

C2.4地基条件 182

C2.5输入地震动 182

C3地基的地震反应分析 182

C3.1弹簧质点模型 182

C3.2二维有限元（FEM）模型 186

C3.2.1分析概述 186

C3.2.2隧道轴向的地基位移 187

C4盾构隧道的反应分析 189

C4.1结构分析模型 189

C4.1.1隧道梁单元的等效刚度 189

C4.1.2连接地基和隧道的地基弹簧刚度的计算 190

C4.2分析结果 191

C4.2.1关于盾构隧道纵断方向在地震时的反应 192

C4.2.2关于基岩面输入相位差的影响 199

C4.2.3关于分析方法不同造成的影响 199

C4.3依据位移响应法（狭义）的分析 199

C4.3.1分析方法 199

C4.3.2分析结果 201

附录D管片接头回转弹簧刚度计算方法 203

D1接头的变形特性 203

D1.1接头的种类和变形的特征 203

D1.2接头变形特性模型 204

D2混凝土平板形管片（单根螺栓）回转弹簧刚度的计算模型 205

D2.1接头处拉伸弹簧系数的计算方法 206

D2.2根据接头处力的平衡的回转中心的计算方法 208

D2.3回转弹簧系数的计算方法 209

D3混凝土平板管片形（单根螺栓）的回转弹簧系数算例 210

D3.1接头部弹簧系数的计算 211

D3.2接头处平衡的回转中心的计算 212

D3.3回转弹簧系数的计算 212

附录E名词解释 214

参考文献 226