地震动多角度斜入射下无压隧洞地震响应分析

作     者：王昴 韦芳芳 杨晶晶 王永泉 WANG Mao;WEI Fangfang;YANG Jingjing;WANG Yongquan

作者机构：河海大学土木与交通学院南京210098 中铁四局集团钢结构建筑有限公司合肥230031 南京工程学院建筑工程学院南京211167 

出 版 物：《河南科学》 (Henan Science)

年 卷 期：2024年第42卷第4期

页      面：567-577页

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFC1511901) 

主　　题：水工隧洞 黏弹性边界 地震动倾斜入射 隧洞衬砌 地震响应 

摘      要：为研究地震动多角度倾斜入射下无压水工隧洞动力响应特征和规律,采用黏弹性人工边界模拟无限地基的辐射阻尼和弹性恢复力,将地震动转化为人工边界节点上的节点力,以实现地震动的非一致性输入.通过ABAQUS建立水工隧洞模型,将不同入射角度P波、SV波输入模型中,分析隧洞衬砌结构的环向应力、径向应力随地震动入射角度、缩放系数、隧洞埋深、洞身直径以及衬砌厚度的变化.结果表明,同一地震动入射倾角下,随着入射方位角的增大,环向应力逐渐减小,径向应力逐渐增大.地震动峰值加速度(Peak Ground Acceleration,PGA)显著影响衬砌结构应力,并且应力数值随PGA的变化呈整数倍增大;随着隧洞埋深由浅埋向中埋、深埋发展,隧洞应力先逐渐增大后减小,后趋于稳定;随着洞身直径的增大,环向、径向应力分别受P波、SV波影响,洞身直径每增加2m,环向、径向应力分别增大约16%、21%;衬砌厚度每增加0.1m,径向应力降低10%左右,当地震波垂直隧洞轴线入射时,衬砌厚度超过1.0m后,对应力的影响效果减弱.