海底盾构隧道结构端部效应及抗减震措施研究

作     者：赵凯 卢艺静 王彦臻 李兆焱 陈国兴 ZHAO Kai;LU Yijing;WANG Yanzhen;LI Zhaoyan;CHEN Guoxing

作者机构：中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 南京工业大学岩土工程研究所南京210009 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2022年第41卷第16期

页      面：33-42页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：中国地震局工程力学研究所基本科研业务费专项(2019D05) 国家自然科学基金(51978335) 国家重点研发计划(2017YFC15004003)。 

主　　题：海底盾构隧道 隧道-竖井节点 端部效应 抗减震措施 地震响应 

摘      要：海底盾构隧道-竖井连接部位的刚度突变会使隧道结构受到差异位移的作用,形成复杂的空间效应,即隧道结构的端部效应。考虑海床土体的动力非线性特性、盾构隧道管环间纵向螺栓连接以及盾构隧道-竖井柔性接头等因素,建立了苏埃海底隧道工程盾构隧道-竖井连接区段三维精细化有限元模型,研究了海底盾构隧道结构端部效应及抗减震措施。结果表明,在地震作用下,盾构隧道-竖井节点环缝张开量约为常规隧道段的2~5倍,端部效应影响范围约为1.5D(D为隧道直径),隧道结构端部效应随地震动强度的增大而呈非线性增大趋势,低频发育的Darfield波作用比中高频发育的Iwate波作用时引起更大的环缝张开量。盾构隧道端部效应影响范围与盾构隧道-竖井节点自身结构特性相关,受地震波类型及幅值影响较小。增加盾构隧道-竖井节点环缝连接螺栓数量可以有效降低盾构隧道端部环缝张开量,却加剧竖井端墙和盾构隧道结构的地震损伤。增设盾构隧道-竖井柔性连接可将地震波传播引起的结构变形诱导至预设的柔性接头上,减轻盾构隧道端部地震损伤的同时牺牲的是柔性接头处抗震安全性,柔性接头设计能满足预期的地震变形要求。