地震波斜入射地下隧道地震响应:2.5维FE-BE耦合模拟

作     者：朱俊 李小军 梁建文 ZHU Jun;LI Xiao-jun;LIANG Jian-wen

作者机构：北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124 天津大学建筑工程学院天津300354 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2022年第44卷第10期

页      面：1846-1854,F0003页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(52008013) 国家自然科学基金地震科学联合基金(重点)项目(U1839202) 国家自然科学基金面上基金项目(51978462) 

主　　题：地下隧道 纵向地震反应 管片接头 地震波斜入射 2.5维模型 有限元–边界元耦合 

摘      要：针对地震波斜入射导致的非一致地震激励结构地震响应问题,提出了地下隧道三维地震响应分析的一个2.5维有限元–边界元(FE-BE)耦合分析方法,该耦合方法具有分析效率高和计算精度高的优势。利用有限元模拟隧道结构,并引入弹簧单元考虑衬砌管片接头的影响;半无限土域利用基于场地三维动力刚度矩阵和移动斜线荷载格林函数的边界元方法模拟。通过与文献结果比较验证了耦合方法的正确性。利用该2.5维FE-BE方法,以某盾构隧道为例,研究了斜入射地震波作用下隧道结构的三维地震响应,着重分析了管片接头对隧道衬砌地震变形和内力的影响,并讨论了通过对隧道衬砌整体刚度进行折减(等效均质圆环模型)来考虑管片接头影响的方法的适用性。研究表明,管片接头对隧道地震响应有重要影响,随接头刚度减小隧道衬砌变形呈增大趋势,但衬砌内力显著减小;而且,对于管片接头刚度较大的情况,等效均质圆环模型可以在一定程度上反映管片接头对隧道结构地震响应的影响,但可能导致隧道纵向弯矩的低估。