[發明專利]一種地下結構縱向抗震數值確定方法

在審

• 申請號: 202011631907.X
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112632837A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 阮濱;吉瀚文;葉宜培;賀鴻俊;苗雨
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;G06T17/20;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 武漢誠儒知識產權代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 邱琳

本發明提供了一種地下結構縱向抗震數值確定方法，采用砂土液化本構對土層材料參數賦值，完成了砂土液化本構從理論向實際應用的轉化，實現了將三維自由場非線性地震效應分析與地下結構縱向殼?彈簧模型抗震分析進行結合，通過穿越三維自由場地的地下結構橫斷面位移時程提取實現土彈簧位移時程賦值，從而獲得地下結構縱向抗震數值，本發明管節殼單元的形式豐富，不僅可以計算盾構隧道類型的環形截面，還可以用于計算沉管、管廊類型的方形截面，同時通過建立土體模型的方式進行賦值，能夠真實地反映地下結構受力狀況，適用場景廣泛。

技術領域

本發明涉及一種地下結構縱向抗震數值確定方法，屬于盾構隧道抗震措施研究技術領域。

背景技術

隨著我國經濟的發展和綜合國力的提高，大中城市地下工程發展速度加快，我國的隧道建設規模發展越發迅速。這些隧道很多位于強震區，一旦發生強震，隧道的安全運營將受到嚴重威脅，造成重大人員傷亡和巨大的經濟損失，因此開展強地震動作用下地下隧道的地震反應特性研究顯得尤為重要。

為了解決強震作用下大型盾構隧道縱向地震反應，國內外學者構建了多種模型進行研究。

苗雨等所著的《基于廣義反應位移法的過江盾構隧道縱向地震反應分析》通過建立二維自由場數值模型，提取隧道位置處對應管環中間點的位移時程響應，將一系列位移時程響應輸入地基彈簧固定端，通過縱向梁-彈簧模型的計算分析了海底長大盾構隧道縱向地震反應，研究了管環間的張開量。由于二維自由場數值模型的局限性，無法完整提取土體彈簧三向參數，更無法自定義提取隧道四周多向的位移響應，并且無法考慮土體三維空間幾何不均勻性。并且上述論文所采用的本構模型僅為總應力法本構模型無法考慮土體液化的影響，同時梁-彈簧模型無法觀測到結構局部細節受力情況，管環連接彈簧和土彈簧系數的較為困難，而盾構隧道縱向長度較長，穿越地層復雜且縱向管環間通過大量螺栓連接，隧道結構剛度的不連續性較大，因此已有的長大地下結構抗震計算理論尚不能充分反映管環的整體剛度和變形特征。

基于上述理由，縱向抗震方向仍有繼續深度研究的價值。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種地下結構縱向抗震數值確定方法，采用砂土液化本構對土層材料參數賦值，完成了砂土液化本構從理論向實際應用的轉化，實現將三維自由場非線性地震效應分析與地下結構縱向殼-彈簧模型抗震分析進行結合，從而獲得地下結構縱向抗震數值，能夠真實地反映地下結構受力狀況，不僅可以計算盾構隧道類型的環形截面，還可以用于計算沉管、管廊類型的方形截面，同時通過建立土體模型的方式進行賦值，能夠真實地反映地下結構受力狀況，適用場景廣泛。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種地下結構縱向抗震數值確定方法，包括以下步驟：

S1、三維自由場非線性地震效應分析：

S1.1、根據地勘結果提取土層和/或巖層分解坐標數據；

S1.2、利用土層和/或巖層分解坐標數據構建精細化真三維自由場地模型；

S1.3、采用砂土液化本構對精細化真三維自由場地模型中的土層材料參數賦值；

S1.4、計算粘彈性人工邊界參數并選擇基巖地震動，將粘彈性邊界作為邊界條件，并在精細化真三維自由場地模型中的基巖處施加地震動一致性輸入或非一致性輸入；

S1.5、精細化真三維自由場地模型進行計算，獲得地震響應分析結果；

S2、提取穿越精細化真三維自由場地模型中長大地下結構所在位置的任意選擇間距的位移時程：

S2.1、設置間隔距離，提取間隔距離的地下結構橫斷面的各個坐標；

S2.2、設置精度參數n，提取地下結構橫斷面各個坐標的四周n個點的位移時程；

S3、地下結構縱向殼-彈簧模型抗震分析：