隧道抗震设计研讨论文

隧道抗震设计研讨论文（精选7篇）

隧道抗震设计研讨论文 篇1

北京地铁１０号线车站的工程背景，引用相关文献提出的刚度折减理论，探索对结构损伤缺陷的简化描述；同时基于数值模拟仿真，研究其在不同运营阶段的地震动力响应规律。目的是为了揭示地铁隧道在疲劳损伤积累作用下的抗震动力学机理，并为进一步合理地改进和优化地铁隧道等地下结构的设计和施工、地下结构抗震设计规范的制定提供一定的参考依据。

初始损伤缺陷的描述与长期累积效应表达

根据相关的试验及文献研究，在长期的荷载及环境腐蚀等作用下，结构的劣化过程是由于诸如微裂缝、微孔洞等这样的初始损伤缺陷随运营时间的增加在不断发展，最后导致结构失效。事实上，对于既有地铁隧道而言，引起结构初始损伤缺陷的因素是多方面的，初始损伤缺陷的定义也是多方面的。例如，可以定义为施工质量方面导致的初始缺陷、工后运营过程中由于沉降导致的初始缺陷以及受邻近或穿越施工影响带来的初始缺陷等等。为了保证隧道结构在运营期间的安全，地铁隧道结构在长期运营动载作用下随时间的动力响应及初始缺陷的演变机理在不断得到人们的关注，尤其是初始缺陷长期累积作用下结构的抗震动力学行为。这里不妨采用前人文献试验研究，采用刚度折减理论来体现隧道结构衬砌初始缺陷及其在列车不同运营阶段的抗震动力特性。

力学模型与计算参数

１工程背景

本文以１０号线双井车站由于列车振动所引起的隧道衬砌结构的动力响应为研究背景。１０号线双井站为地下三层两跨（局部三跨）岛式站台车站，全长１８１．０ｍ。车站地下一层为设备层，地下二层为站厅层，地下三层为站台层。车站南、北两段为地下三层明挖结构，中间段为地下一层暗挖结构。在图１中可以看出，北侧三层结构与中间暗挖段及中间暗挖段与南侧三层结构之间均有宽２０ｍｍ的变形缝。由于变形缝的存在，因此，构想以变形缝为界，只考虑对双井站中间暗挖段结构衬砌进行动力响应分析。此举目的在于，变形缝起着减振的作用，三段结构彼此振动影响不大；建立模型时能使计算单元的数量大大减少，即提高了计算运行速度，又能得到较理想的计算精度。

２基于ＦＬＡＣ３Ｄ地震响应的三维模型的建立

考虑到边界效应和地下结构开挖所影响的范围，整体模型截取范围为６１．３ｍ×５９．２４ｍ×４１．５５ｍ的土体。网格大小划分满足Ｋｕｈｌｅｍｅｙｅｒ和Ｌｙｓｍｅｒ通过模型的波传播精度的表达式，就是单元的空间尺寸ΔＬ，必须小于与输入波的最大频率相应的波长的１／８～１／１０。１０号线双井站模型示意图如图２所示。

３模型边界条件及计算参数的确定

根据北京地铁１０号线双井站的地质资料，将土体视为均匀介质，并取土性参数的加权平均值作为计算参数。计算中采用不同的本构模型模拟不同的材料，对于各层土体采用莫尔－库仑（Ｍ－Ｃ）本构模型，隧道衬砌应用线弹性本构模型。衬砌混凝土力学参数如下：密度为２．５ｇ／ｃｍ３，剪切模量为１５．２８ＧＰａ，体积模量为１１．４６ＧＰａ。静力计算时，模型四周分别约束相应的水平向位移，底部为竖向固定、水平自由的边界，上表面为自由边界。在设置动力边界条件及阻尼前，应将静力计算模型中的初始位移及初始速度设置为０。动力计算时，在模型四周边界上施加自由场边界条件，底部边界取为静态边界，上表面为自由边界。模型采用瑞丽阻尼机制，使用时需要考虑两个参数，即自振频率和阻尼比。自振频率的确定是使模型不设置阻尼，在重力作用下求解一定的步数，使模型产生振荡，分析模型关键节点响应，使其完成至少一个周期振荡。本文求解的振荡周期为０．０９ｓ，由此计算出自振频率为１１．１１Ｈｚ。阻尼比的确定是根据经验方法，选取岩土体的阻尼比参数为０．００５。

４地震波的选择

因工程建筑场地类别为Ⅱ类，且北京按８度设防，所以本文采用比较著名的埃尔森特（ＥＩＣＥＮ－ＴＲＯ）波，截取包括峰值加速度在内的５ｓ段进行分析，峰值加速度为１．９６ｍ／ｓ２，满足建设部颁发的《关于统一抗震设计规范地面运动加速度设计取值的通知》规定的８度设防取０．２ｍ／ｓ２加速度峰值的要求。由于输入的ＥＩ波为频率范围很广的离散载荷形式，因此在地震反应分析中对ＥＩ波中的高频波进行滤波处理，以提高计算精度。图３为滤波前后加速度时程曲线的对比图。本文采用地震过程中对结构破坏最大的横波（Ｘ方向传播）和纵波（Ｚ方向传播）共同作用于地下结构进行抗震性能研究。依据抗震设计规范中规定的水平向地震荷载设计谱乘以某一固定系数作为竖向设计抗震的说明，本文取竖向设计荷载为水平向的２／３。

地震动力响应分析

考虑在不同阶段下的３种工况对地铁车站结构进行抗震性能分析。在大量隧道震害调查中，发现隧道拱顶、拱肩及仰拱位置为薄弱部位，因此选取地铁结构衬砌的拱顶、拱肩和仰拱的Ｘ，Ｚ方向位移和应力进行全程监测，研究在地震荷载作用下各运营阶段的位移、大小主应力的时程曲线规律。

１位移时程分析

采用刚度折减理论对不同运营阶段的隧道结构进行动力响应数值分析，部分结果如图４～图６所示。数值结果表明，隧道结构各控制点的位移波动趋势具有极大的相似性，说明了隧道结构在地震动力作用下的整体性；位移曲线和地震波的波形基本一致，因此时程曲线主要取决于输入地震波的特性；各控制点的竖向位移比水平位移要小，这是因为输入的竖向地震动加速度小于水平地震动，并且竖向变形受到土体及结构自重的约束较为明显；在３种不同刚度下，各控制点的位移均呈现出随刚度的减小反而增大的趋势，如在水平地震作用下，１００％刚度下控制点（拱顶）的位移最大值为０．１５１ｍ，８０％刚度下变为０．１５４ｍ，６５％刚度下为０．１５７ｍ，较１００％刚度分别增大了１．９％和３．９％，这说明经长期损伤积累致使隧道衬砌刚度减小，增加了隧道变形破坏的风险。

２应力时程分析

在地震动力响应作用下，可以得到不同刚度条件下隧道结构在列车不同运营阶段的大小主应力时程效应，部分结果如图７和图８所示。数值结果表明，在列车运营不同阶段即不同刚度下应力时程曲线呈现出随刚度的减小而随之减小，但各控制点时程曲线趋势一致，可见，刚度变化与其曲线变化趋势无关。其中在８０％刚度及６５％刚度时拱肩的最大主应力分别较１００％刚度下降了９％和１５％，而最小主应力分别下降了４．７％和９．９％；仰拱的最大主应力分别较１００％刚度下降了１．６％和５％，对应的最小主应力分别下降了２．９％和６．７％；拱顶的最大主应力分别较１００％刚度下降了８．３％和１８．６％，同时最小主应力分别下降了４．４％和８．７％。可见，各控制点随着刚度的减小而出现不同程度的内力衰减，最大主应力及最小主应力均为负值，说明各控制点以压应力的形式出现；柱顶随刚度的衰减其表现形式最明显，主应力时程曲线随着刚度的衰减均比其余控制点应力时程曲线差异明显，说明刚度的大小对柱顶的内力影响最大；从大小主应力的表现看，仰拱所承受的内力应是最大的，因此此处是车站在地震作用下易出现应力集中导致破坏的位置，应进行注浆加固等处理措施，使其与自身结构刚度相匹配，提高抗震能力。

３塑性区分析

在静载或者动载激励作用下，车站结构周围土体破坏导致其所受影响最为直观的表现为土体产生下陷、震陷、隆起表错、甚至塌方等现象，在数值模拟计算中较为直观地表现出其周边土体破坏程度大小的为该模型的塑性区大小。其中图９中ｎｏｎｅ表示始终处于弹性状态；ｓｈｅａｒ－ｐ表示弹性，但之前曾剪切破坏；ｓｈｅａｒ－ｎ表示正在剪切破坏。在车站结构３种运营阶段状态下即３种不同刚度下车站结构受震后周围土体的塑性区分布模型图如图９所示。由图９可知，车站结构周边土体出现了不同程度剪切破坏，并且主要发生在车站结构周边及地面附近区域；在３种不同刚度下，其车站周边土体塑性区随着刚度的减小而减小。这说明隧道衬砌刚度越小，则与其周边土体的刚度越加匹配，两者产生了相对变形，使其更难到达塑性变形。也就是说，隧道衬砌因刚度的减小而产生变形增大，增加了其变形破坏的程度

结语

采用ＦＬＡＣ３Ｄ对隧道结构在不同运营阶段的地震动力响应进行数值模拟，初步得到以下结论。（１）隧道结构各控制点的位移波动趋势具有极大的相似性，隧道结构在地震动力作用下具有整体性，时程曲线主要取决于输入地震波的特性，在３种刚度作用下，其位移时程曲线随着刚度的减小而响应值却增大。这说明随着刚度的减小，衬砌结构在控制变形方面是不利的，增加了变形破坏的风险。（２）各控制点的大小主应力时程曲线均呈现出随刚度的减小而随之减小的变化，因为刚度减小即柔度增加，使其结构内力变小，但需结合静力变形条件，否则就会出现局部应力集中，导致发生破坏。隧道仰拱位置为地震作用下容易导致破坏的位置，应进行注浆加固等处理措施，使其与自身结构刚度相匹配，提高抗震能力；柱顶随刚度的衰减其表现形式最明显，说明刚度的变化对柱顶影响最大。（３）隧道周边土体易发生剪切破坏，其塑性区分布随着刚度的减小而减小。这说明地下结构中土体与结构是整体运动的，隧道衬砌刚度越小，则与其周边土体的刚度越加匹配，两者产生了相对变形，使其更难到达塑性变形，隧道衬砌因刚度的减小而变形增大，增加了其变形破坏的程度。

隧道抗震设计研讨论文 篇2

过去人们一般认为，地下结构较难受到地震灾害影响。然而，近年来地下结构在大地震中受到严重破坏的案例屡见不鲜。1995年兵库南部大地震中[1]，神户地铁系统的大开车站和上尺车站发生了坍塌而彻底破坏，并造成了地铁上方的国道路基大量坍塌，同时震区还有100多座隧道发生不同程度的破坏，导致日本南部交通瘫痪。2008年汶川大地震，四川灾区的56座隧道发生了不同程度的损坏[2]，破坏主要方式包括二次衬砌开裂、涌水、初期支护变形、洞口边坡崩塌、洞门裂损等。

近年来世界各地高烈度地震灾害频繁，地下结构的抗震减震问题逐渐引起了高度重视，成为工程界一个重要的研究方向。

同其他方法建造的隧道相比，盾构隧道建设历史尚浅，且大多并未建造在地震高发区，因此其震害资料也就相对较少。随着地下工程项目的持续开发，施工环境的日益复杂，针对盾构隧道的抗震设计问题将会越来越多地涌现在我们面前，必须作进一步的研究，并将成果应用于指导实际工程的设计与施工。

1 震害机理与特征

盾构隧道常规的衬砌结构是将预制管片用螺栓拼装而成，接头的刚度比管片本身小很多，同其他方法修筑的隧道相比，盾构隧道属于柔性的预制结构，加上隧道的单位体积质量同原有土体相比小得多，而地震动的振动能量被周围土体吸收衰减很大，因此在惯性力作用下，盾构隧道很难产生共振现象，抗震研究中很少考虑惯性力的影响。同明挖法相比，盾构法对原始土层的扰动较小，在地震时盾构隧道具有与周围土体共同变形的特征。盾构隧道为地下线形结构物，隧道沿线地基的力学性质和地层情况会产生各种变化。考虑到不同地层的地震反应差别较大，且各点的相位差别随着距离增大而越发明显，隧道轴向一定间隔的两点间土体会发生相对位移，这对盾构隧道的影响比较严重。

由现有的震害实例分析，盾构隧道的典型震害形式可以归纳为如下4个方面[3]:

1)混凝土管片端部受损;2)竖井接头处附近的环向接头受损;3)隧道曲线部分的混凝土二次衬砌横向裂缝，直线处的混凝土二次衬砌起拱线上下45°位置产生纵向裂缝;4)不均匀沉降及漏水。对稳定的地基，其地震活动实际上属于弹性振动，围岩产生的相对位移全部或者部分作用于管片结构，使管片壁产生交替的压应变和拉应变，压应变与管片结构原有的压应变叠加后，可能造成混凝土压屈而剥落;而拉应变大于结构原有压应变时，则会导致管片开裂。对不稳定的地基，隧道地震破坏的主要方式为断层错位造成的结构剪切破坏、边坡崩塌和地基液化。

2 研究方法

地下结构的抗震设计，我国现行相关规范中的方法是参照地面结构抗震的思路，对系数进行简单修正，以增强结构的抗震性能。这种方法显然不能准确地反映地下结构地震响应的实际特点。要进行切合实际的研究，按照分析手段大致可分为三类:原型观测、模型试验和理论分析[4]。

2.1 原型观测

原型观测是对隧道衬砌结构在经历地震动作用时的受力、变形和破坏情况进行观测与分析，来了解结构响应特点的一种研究方法。根据研究的主动程度，可分为震害调查和现场实验两种。震害调查是在地震发生后对结构损伤情况进行调查，不过在现阶段地震的发生还无法准确预测，也就无法提前布设监测仪器，因此地震发生时隧道结构的实时动力响应很难获取。此外，各种边界条件和地震波输入机制在实际地震中无法调整，其影响效应也就无法单独进行具体分析。在一定程度上，现场实验可以弥补上述弱点。

2.2 模型试验

模型试验法是对隧道结构模型输入地震激励，来研究其动力响应特性。在各种试验方法中，应用较广泛的是振动台试验。模型试验可以对理论分析的建模与计算合理性进行检验，通过实时测量考察地基与衬砌结构之间的动力作用机理，可以很好地弥补纯理论分析的不足，是一种必不可少的分析方法。

2.3 理论分析

目前地下结构的抗震理论分析方法种类繁多[5]，大致可分为解析法和数值法两类，而这两类又可以作进一步的细分。下面对几种常见的理论分析进行介绍。

2.3.1 静力法[6]

静力法的核心思想是认为结构的各组成部分与地震动有着相同大小的加速度。基本公式为:

其中，F为结构重心处的地震惯性力;Kc为地震系数;Q为结构的重量。

该法计算的结构内力，一般比动力响应分析值大。在计算刚度特大、变形特小的地下结构时，静力法至今仍被认为是适用的。

2.3.2 反应位移法[5]

反应位移法的核心思想是在地震时结构受地基变形的约束并产生应变、应力和内力。反应位移法的计算原理是将线状结构物视作弹性地基梁，围岩的地震位移作为初始条件施加在弹性地基梁上，然后计算弹性地基梁的响应，基本公式为:

其中，[K]包括地下结构的刚度[Kt]和地基抗力[Ks];{ug}为地震变位。

2.3.3 数值法[4]

数值法是国内地下结构抗震研究中应用最为普遍的方法。通过合理的简化和参数设置，将实际工程转换为可计算的数值模型，通过计算得出隧道结构和周边围岩的地震响应。同以上两种方法相比，数值法可以对一些工程环境复杂的隧道进行抗震分析，且可以考虑土体的非线性和非均质性对隧道结构动力特性的影响。

3 抗震措施

从理论上看，考虑到盾构隧道的地震响应特征和震害机理，提高抗震性能有以下三种措施[3]:

1)地基位移控制;2)提高隧道衬砌结构自身抗震性能;3)降低地基和隧道衬砌间相互作用。

从地基方面着眼，最可靠的办法是在隧道线形规划阶段即避开不良地层，如断层和液化区域等。但在实际工程中，只从抗震角度来规划隧道线形几乎是不可能的。如果只考虑局部地基处理，可采用地基控制法，比如采用注浆压密或振冲加密来防止地基的液化。不过，采用这种方法时，如果地基改良范围过大，经济性差将成为其致命弱点。

提高隧道结构自身抗震性能，主要是改变衬砌结构的刚度、质量、强度、阻尼等性能[7]，以降低结构的地震响应和损坏程度。其中的重点是设置合理的结构刚度。现行规范的抗震理念是通过加大衬砌厚度、提高配筋率等手段来提高结构刚度以抵御变形。然而这种方法使结构承受的地震荷载也随之增大，而材料用量和建设成本也会相应大幅增加。较小的结构刚度能够有效地减少结构的地震响应，减小地震应力，但结构抵御变形的能力也随之降低，不仅影响隧道使用，还有可能导致结构的局部破坏。在这种情况下，延性结构是相对有效的解决办法[8]。适当保证隧道结构的刚度，用部分构件在地震时进入塑性消耗能量，同时通过较大的延性使结构能够适应大变形而不致垮塌。不过延性结构方案也存在自身的弊端，比如结构变形过大且进入塑性破坏阶段，将为震后修复造成很大困难;隧道内的附属设施由于变形加大而破坏等等。

减震技术近年来得到了越来越多的关注，在地下结构也有很好的发展前景。它的原理是采用一道减震层来隔离围岩和衬砌结构，从而减小地震对衬砌结构的作用强度。此外，减震层还能吸收和损耗一部分地震能量。

减震层按布置形式可分为板式和压注式。板式减震层是将减震材料制成板材，应用于现场施工。王明年等[9]对海绵橡胶作为减震层的隧道结构进行了振动台模型试验，试验结果表明，减震层非常有效，使隧道衬砌应变接近均匀，且应变越大，减震效率越高。压注式减震层则是将一些原为液状的材料以注浆的方式填充到围岩与管片之间的缝隙，硬化后即作为减震层。这类材料需具有一定弹性、韧性和耗能能力，并便于注浆施工。

4 结论与展望

目前对盾构隧道的抗震减震分析方法和措施的研究工作已经展开，但还没形成系统的分析理论和完善的可行性应用措施。随着地下空间的大开发，在高烈度地震区开展盾构施工的工程案例会越来越多，有必要进行更深入的理论和实验研究。

参考文献

[1]Taylor T L.Coupled problems-a simple time-stepping procedure[J].Communications in Applied Numerical Methods,1985,1(5):233-239.

[2]李乔,赵世春.汶川大地震工程震害分析[M].成都:西南交通大学出版社,2008.

[3]小泉淳.盾构隧道的抗震研究及算例[M].张稳军,袁大军,译.北京:中国建筑工业出版社,2009.

[4]郑永来,杨林德,李文艺,等.地下结构抗震[M].上海:同济大学出版社,2005.

[5]林皋.地下结构抗震分析综述(上,下)[J].世界地震工程,1998(2):1-10.

[6]邵根大.城市地下结构的抗地震设计问题[R].北京:铁道部科学研究院铁道建筑研究所,1985.

[7]李小云,戴俊.城市浅埋隧道的抗震及减震措施研究[J].现代隧道技术,2011,48(1):51-56.

[8]张伟.大直径盾构隧道结构地震响应及减震措施研究[D].武汉:中国科学院岩土力学研究所硕士学位论文,2009.

隧道抗震设计研讨论文 篇3

关键词：隧道地震加固技术措施

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1674-198X(2012)03(c)-0000-00

随着科技的飞速发展，以及国民经济发展所需的基础设施建投入的增加，地下空间开发和地下结构建设规模正在日益扩展，充分利用地下资源是未来城市及交通发展的趋势。地下结构的抗震设计及其安全性评价是隧道施工中的一项重要内容，加强这方面的研究具有非常重大的意义。目前我国有上千座铁路、公路隧道都处在西部强震地带，这一情况可以促进隧道震害的研究工作，并且可以准确地为抗震加固提供科学的数据资料。对于公路建设的选址和隧道设计、施工的开展都显得特别重要，保证隧道工程抗震稳定性，提高设计施工质量，既是对国家财政资金负责，也是对企业的市场信誉负责。本文结合盾构法施工原理，谈谈盾构法在隧道设计建设中的应用。

1盾构隧道抗震计算方法

抗震设计是需要进行科学的计算。近年来，隧道的设计施工技术普遍应用了复杂的横截面和大尺寸横截面的盾构技术，要求在横截面部位进行抗震设计已经成为惯例。但是在实际建设中，盾构隧道和周边土体之间的动力相互作用是很复杂和不确定的，盾构隧道横向上抗震设计方法目前还没有特别成熟的经验，许多工程师和研究人员一直致力于此项技术的研究。由于分析结果复杂，成熟的、适用的抗震设计方法还没有形成，处于研究阶段。隧道的地震变形方法是一种静力分析方法的体现。在静力分析方法中，人们把自由土体反应位移认定为施加在隧道结构上的地震荷载因素。最近一个时期，有人把此方法当作盾构隧道纵向抗震设计的适用方法。目前，我国在隧道纵向抗震分析中，设计使用方法一般有以下几种：

(1)震度法。该种方法是将地震对隧道的影响看作隧道产生的惯性力，把这个惯性力作为外力增加为隧道的荷载，以静力计算法获取隧道的内力、位移等响应值，从而判断其安全性；

(2)响应位移法。响应位移法认为地震时，结构的加速度及变形是因为周围地层的响应而产生的，隧道作为一种结构物与地层形成一个整体一起运动，从而使结构产生动应力和动应变，由于不同深度、位置处的地层位置，所产生的运动与位移是不同的，使结构物在相应深度处被迫产生不同的位移和运动，结构物在此情况下承受由强制变形产生的应力与应变 ；

(3)动力反应分析法，隧道作为一种地下结构物，在其纵向分析中一般用的最多的是质量弹簧模型法，其主要原理为：假定基岩上的表面地层作剪切振动，我们把表面地层看做被分成多数垂直于隧道轴线的条带分割，每个条带用等效质量一弹簧系统(一个质量、一个弹簧和一个把质量与基岩相连的减振器组成)代表，再把相邻的两个质量用弹簧和减振器连接后形成一个系统，建立该系统的运动方程后，计算出每个质量处的位移情况，然后按弹性地基梁理论计算隧道的位移和内力的具体数据 。

上述三种方法中，都有各自的弊端，第一种方法就是普遍应用的传统结构抗震分析方法，这样计算是不能反映出地下结构本身所具有的特点，后面两种方法是人们针对地下结构本身固有的地震反应特点而探索出来的，这两种方法考虑了结构与土层的相互作用问题，可对结构本身反应的计算方法仍然是利用静力的弹性地基梁理论进行的，所以对相互作用过程中的土的粘性阻尼的影响考虑显得缺乏。

2盾构隧道抗震措施的分析

采用盾构法的隧道建设中，从目前业内人士的研究状况看所采用的抗震措施，主要有以下几个方面：

(1)对于衬砌位移的处理措施，衬砌最大位移差越大，则相对衬砌产生的应力就越大。所以设计中应该注意减小衬砌的最大位移差，这样隧道衬砌承受的应力会相应的减小；

(2)减震的措施，隧道的减震设计中，减震层的弹性模量与围岩弹性模量的差直接关系到减震效果，但在实际地下结构中，设计师要考虑隧道在静力作用下的荷载及变形情况，还要考虑减震层的刚度下限。对于软质围岩，如果设置减震层，其效果不明显，但是如果设置加固层的减震，那么所产生的效果就非常明显了；在硬质围岩层面，设置减震层后，减震效果明显提高，而设置加固层的减震效果有所减弱，施工时要保证注浆密实并且浇筑范围要大些一些，其减震效果也就能够非常好 。

3提高隧道抗震能力的措施

(1)选好地基

选择一个最佳的建设位置，将隧道工程尽量建于均匀、稳定的地基中，避开断层，远离山坡坡面，绕开山坡不稳定地段以及饱和砂土地基，以便能够减少地震液化情况；

(2)勘测过程中尽量选取埋深较大的线形，使道路走向远离风化岩层区；

(3)设计区间隧道转角处的交角不可以太小，否则对抗震不利，应加强隧道出入口处的抗震设计及施工；

(4)如果施工实际情况允许，施工过程中尽量采用暗挖法；

(5)施工中尽量减少土体不连续性对抗震能力的影响，如果施工区内的土壤与岩石上或土体内有岩石隆起部位，施工中应在开挖范围内用土或集料进行回填处理，以消除地基硬点的影响，避免或减少破坏发生率；

(6)设计采用抗震缝，也可以增加隧道管段间的柔性接头等措施，从而实现降低隧道整体区间长度的目标；

(7)提高施工质量，严格按设计规范施工，增加土体与隧道衬砌间的稳定性和牢固性。

4盾构隧道抗震加固措施

对于公路施工的线性，是人们无法控制的，尤其是不能因为地震区就不修路，所以加固隧道，保证公路的使用寿命，就要采取科学的措施。上文已经对隧道的震害特点和抗震措施进行了分析，具体可从以下几方面实施：

(1)关于选择隧道位置，设计时应尽量选择山坡稳定、地质条件较好的位置开挖，避免使隧道穿越不稳定断层地区。

(2)隧道的洞口必须避开容易发生滑坡、岩堆和泥石流的地段，这样在一定程度上可以减少地震对公路的破坏。

(3)如果隧道经过地带是浅埋、偏压以及破碎带等不良地段时，设计施工方案可以在其衬砌背后进行压注水泥砂浆的办法进行加固处理。充分利用地下结构比地面结构抗震效果好的优势，借助先进的技术，对公路隧道受地震严重破坏的预测要缜密，找出容易被破坏的原因，进行有针对性的加固处理。

隧道是公路建设中一个重要的组成部分，既然避免不了就要保证设计的科学和施工质量的优质。虽然隧道的抗震效果比地面结构要强，但是设计施工质量也明显低于地面工程。认真应对公路隧道受地震严重破坏的预期，制动科学有效的设计方案，保证隧道抗震加固的效果。

参考文献

[1] 南小军. 城市地下浅埋暗挖隧道小导管注浆加固措施探讨[J]. 技术与市场. 2011(02)

[2] 李松柏. 花管注浆预加固对隧道稳定性的影响及方案优化[J]. 广东土木与建筑. 2010(12)

[3] 孙阳,沈水龙,关战伟. 水平旋喷加固盾构进出洞口三维有限元分析[J]. 地下空间与工程学报. 2011(01)

抗震设计感受 篇4

《建筑抗震设计理论与实例》学习感受

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2013年9月

抗震设计感受

通过对《抗震设计理论与实例》这门课的学习，使我对地震以及抗震结构设计有了更加深入的认识。地震又称地动，地震动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。全球每年发生地震约五百五十万次。地震常常造成严重的人员伤亡，能引起火灾，水灾，有毒气体泄漏，细菌及放射性物质扩散，还可能造成海啸，滑坡，崩塌，地裂缝的次生灾害。而我国地处世界两个最活跃的地震带中间，东频环太平洋地震带，西部和西南部是欧亚地震带所经过的地区，是世界多地震国家之一。中国的台湾大地震最多，新疆，西藏次之，西南，西北，华北和东南沿海地区也是破坏性地震较多的地区。根据1990年版的《中国地震烈度区划图》，中国有79%的国土面积需按国家标准进行设防，有8%的国土面积处于较高烈度设防区（烈度8度）但是由于人们对建筑结构抗震的重要性认识不足，以及对抗震设计知识掌握不够致使1976年的唐山地震以及2008年汶川大地震中重大人员伤亡和财产损失，这无不一次次的为我们敲响了重视与加强建筑抗震设防与抗震设计的警钟。

抗震设防是以现有的科学水平和经济条件为前提的，根据目前世界各国的研究水平和震害经验，在抗震设防目标上，各国所采取的通用做法，抗震设防简单地说，就是为达到抗震效果，在工程建设时对建筑物进行抗震设计并采取抗震设施。抗震设防要求是指经国务院地震行政主管部门制定或审定的，对建设工程制定的必须达到的抗御地震破坏的准则和技术指标。在这门《抗震设计理论与实例》课中我们主要学习了如何对建筑物（构筑物）进行抗震设计与验算，在充分认识了地震的特点后有针对性的进行抗震设计与验算，使我们对地震灾害有了科学的认识，学会了如何规避和减轻地震给我们带来的危害，在以后的工作学习中有着重要的作用。

在第一章的学习中我们主要学到了地震及结构抗震的基本知识知道了我们的地球是由地壳，地幔，地核做成的。明白了地震波以及其传播的主要特点及其在工程中的应用；对地震震级与地震烈度有了清析的概念与对它们之间的关系有了明确的认识；知道了中国抗震规范确定的抗震设防要求为“小震不坏，中震可修，大震不倒”这就是人们常说的三水准设防要求，我国2001年和2010年抗震设计规范一直沿用这一抗震思想。

在第二章中学习到场地类别的划分，知道了有利地段，不利地段和危险地段划分的标准，知道了建筑场地覆盖层厚度的确定应，符合下列要求： 一般情况下，应按地面至剪切波速大于 500m/s 的土层顶面的距离确定。当地面 5m 以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速 2.5 倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于 400m/s 时,可按地面至该土层顶面的距离确定。剪切波速大于 500m/s 的孤石、透镜体，应视同周围土层。

土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度，应从覆盖土层中扣除。

下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算： 1 砌体房屋。地基主要受力层范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑： 1）一般的单层厂房和单层空旷房屋；

2）不超过 8 层且高度在 25m 以下的一般民用框架房屋； 3）基础荷载与 2）项相当的多层框架厂房。

知道了什么是地基液化现象；如何对地基土的液化进行判别；采取哪些措施来对抗液化现象：

全部消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：

采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度（不包括桩尖部分），应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬黏性土和密实粉土尚不应小于 0.5m，对其他非岩石土尚不宜小于 1.5m。

采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下、的稳定土层中，其深度不应小 0.5m。

采用加密法（如振冲、振动加密、挤密碎石桩强夯等）加固时，应处理至液化深度下界；振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于规范规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。用非液化土替换全部液化土层。

采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的 1/2 且不小于基础宽度的 1/5。部分消除地基液化沉陷的措施，应符合下列要求：

处理深度应使处理后的地基液化指数减少，当判别深度为 15m 时，其值不宜大于 4，当判别深度为 20m 时，其值不宜大于 5；对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。

采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于按规范规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。基础边缘以外的处理宽度，应符合抗震规范的要求。

减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合采用下列各项措施：

选择合适的基础埋置深度。

调整基础底面积，减少基础偏心。

加强基础的整体性和刚度，如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础，加设基础圈梁等。

减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，合理设置沉降缝，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。

在第三章中我们学习了单自由度体系结构的地震反应这一内容，在上课时我们学习到力学模型及其运动方程,建筑结构由地震引起的振动反应称为建筑结构的地震反应，它包括地震在建筑结构中引起的内力，变形，位移，速度和加速度等，建筑结构的地震反应的求解可以归结为一个结构动力学问题，因为可以用结构动力学的方法来进行建筑结构的地震反应分析。要进行建筑结构的抗震设计，必须首先进行建筑结构的地震反应分析，为此，必须对建筑结构作适当的简化，抽象，建立建筑结构的动力计算简图。在对建筑结构进行简化，抽象时，主要考虑以下几个因素：首先是建筑结构包括各结构构件的特性，其次是地震时地面运动的特点，包括地面运动的强烈程度，频谱特征，持续时间等，最后是进行地震反应分析的目的，如分析目的仅是进行方案设计，则动力计算简图可适当简化。在计算结构之间的力时可以利用单自由度体系进行简化，可以将单层平面框架的动力计算简图化简为简单的单自由度体系。

在第四章中我们学到了多自由度体系结构的地震反应的相关知识，利用多自由度体系结构可以对多层，高层房屋进行简化方便计算，是对单自由度体系结构的地震反应的一个补充。在这章中我们主要掌握了以下几个内容：

1.多自由度体系的动力计算模型。

多自由度体系的常用分析模型：层间模型即每个楼面、屋面可作用一个质点，墙柱质量则分别向上下质点集中。

2.多自由度体系的运动方程的建立、自振频率及振型。（1）多自由度体系结构无阻尼运动方程：

(t)}[K]{x(t)}[M]{I}g(t)[M]{xx

考虑阻尼时：

(t)}[C]{x(t)}[K]{x(t)}[M]{I}g(t)[M]{xx采用端雷阻尼假定： [C]0[M]1[K]（2）多自由度体系的自振频率：

2kkkkkk2kk2k112211222222m1m2m1m2m1m2

（3）多自由度体系的振型

振型的概念：对应某一自振频率各质点位移间的关系：位移比值为常数。

（4）振型的正交性：任意两个不同频率的主振型之间有在互相正交的性质。

振型关于质量矩阵正交性：振型关于刚度矩阵正交性：进一步可得:T{X}i[M]{X}j0{X}i[K]{X}j0TT

{X}i[M]{X}i1；

{X}i[K]{X}ii2T3.多自由度体系基本自振周期的近似计算方法： 能量法、顶点位移法、等效质量法。

4.多自由度体系的振型分解法的思路及求解过程。

（1）思路：利用各振型相互正交的特性，将原来耦联的微分方程组变为若干互相独立的微分方程，从而使原来多自由度体系的动力计算变为若干个单自由度体系的问题。

（2）求解：求得各单自由度体系的解后，再将各个解进行组合，从而可求得多自由度体系的地震反应。

多自由度体系地震反应振型分解法的求解步骤： ①求体系自振效率和振型.②计算振型参与系数γj

③求解各单自由度体系的广义坐标：

qj(t)④按振型叠加原理计算各质点的位移

x(t){Xj1n(j)}qj(t)X(j)jj(t)j1n

6.振型分解反应谱法和底部剪力法。（1）振型分解反应谱法

多自由度体系的水平地震作用、可用各质点所受的惯性力来代表。振型的地震组合时振型反应的确定：结构的总地震反应应以底阶振型为主，高阶振型的影响较小。

①一般情况下、可取结构前2-3振型进行组合、但不多于结构自由度。②当结构基本周期大于1.5s或高宽比大于5时，可适当增加。（2）底部剪力法

①适用条件：结构的质量和刚度沿高度分布比较均匀；房屋的总高度不超过40米；建筑结构在地震作用下的变形以剪切变形为主；建筑结构在地震作用时的扭转效应可忽略不计。②底部剪力计算

鞭梢效应：突出屋面的小建筑，由于刚度和质量突然变小，局中地震反应有可能加剧，计算作用在小建筑上的地震作用需乘以增大系数，抗震规范规定为3，向主体结构传递时不乘增大系数。7.多自由度体系地震反应的时程分析法的适用范围。

（1）特别不规则的建筑、特别重要的建筑以及房屋高度和设防烈度较高的建筑宜采用时程分析法补充计算。

（2）房屋结构的弹塑性变形验算时，由于结构明显的非线性，需采用弹塑性时程分析法。

在第五章中我们学到了以下几个内容：

1.建筑抗震设防分类及抗震设防标准，小震、中震、大震。根据建筑的重要性、在地震中和地震后建筑物的损坏对社会和经济产生的影响大小以及在抗震防灾中的作用，将建筑明确地划分为甲、乙、丙、丁四类。

各类建筑抗震设防的目标：“三水准”、“两阶段”抗震设计目标,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”,分别按弹性和弹塑性两阶段设计。2.抗震概念设计。

抗震概念设计主要体现在以下几方面：（1）预防为主，全面规划；

（2）选择有利的抗震场地，作好地基基础的抗震设计；（3）建筑布置宜规则；（4）选用良好的抗震结构体系；（5）重视防止非结构构件的震害。

3.地震作用计算的一般规定、水平地震作用的计算、竖向地震作用的计算。

（1）《抗震规范》规定的计算原则。（2）地震作用计算方法的确定：

现行《抗震规范》的抗震设计计算采用以下三种方法：底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法。（3）重力荷载代表值的计算：

进行结构抗震设计时考虑的重力荷载称为重力荷载代表值，重力荷载包括恒载和活载。由于地震发生时，活载往往达不到标准值，因此，在计算重力荷载可对活载进行折减。（4）水平地震作用的有关规定： ①考虑扭转藕联时水平地震作用计算： ②突出屋面小房间的地震作用 ③楼层最小地震剪力的规定 ④楼层地震剪力的分配

（5）地基与结构相互作用的考虑。（6）竖向地震作用的计算

《抗震规范》规定：8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构、9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。

①高层建筑的竖向地震作用的计算：按反应谱法计算。②网架及大跨度屋架的地震作用的计算：静力法。③长悬臂和其它大跨度结构：静力法。4.截面强度抗震验算、抗震变形验算。

（1）多遇地震下结构允许弹性变形验算：ueeh

SR（2）多遇地震下强度验算：

RE

（3）罕遇地震作用下结构弹塑性变形验算：

验算方法：应对结构的薄弱层(变形大)进行弹塑性验算，一般在强震作用下使其小于某限值，以保证结构不致倒塌。

结构薄弱层(部位)的确定：结构薄弱层定义、楼层屈服强度系数、结构薄弱层(部位)的位置确定。结构薄弱层(部位)弹塑性层间位移计算公式：

upph

在第六章：多层和高层钢筋混凝土结构房屋抗震设计中我学习了：

1.多层和高层钢筋混凝土结构房屋的震害及分析。

（1）框架结构震害：结构层间屈服强度有明显薄弱楼层；柱端破坏；节点破坏；砌体填充墙破坏严重。（2）防震缝破坏普遍。

（3）抗震墙(相当于剪力墙)结构的震害：连梁震害、墙肢破坏。2.结构体系与抗震等级。（1）结构体系的选择原则。

（2）抗震等级划分：综合考虑地震作用、结构类型和房屋高度等因素划分抗震等级进行抗震设计，可以对同一设防烈度的不同高度的房屋采用不同抗震等级设计。（3）合理设计结构破坏机制：

框架结构的破坏机制：概念设计理念：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件。

（4）控制构件在极限破坏前不发生明显的脆性破坏：轴压比限制：(N/bhfc)；剪压比限制。

3.框架结构抗震设计。

（1）结构抗震设计内力组合情况 1）需考虑的内力组合项

SGSGEEhSEhk SGSGEwwSwEhSEhkSGSGQSQ

SR2）承载力验算式：

RE

对于某些需考虑竖向地需作用的结构，尚需按下式验算：

SGSGEEhSEhkvSEvk

3）梁端内力不利组合； 4）柱内力不利组合。

（2）抗震设计构件内力设计值调整： 1）根据强柱弱梁原则进行柱弯矩值调整：9度和一级框框尚应符合：MC1.2MbuaMCCMb

2）根据强剪弱弯原则进行剪力设计值调整 框架梁剪力设计值调整：

lVvb(MbMbr)/lnVGb

9度和一级框架尚应符合：框架柱剪力设计值的调整：9度和一级框架尚应符合：

lrV1.1(MluaMlua)/lnVGbVvc(MclMcb)/Hn

tbV1.2vc(McuaMcua)/Hn3）根据强节点弱杆件进行节点核心区剪力设计值调整。（3）截面抗震验算：

1）梁截面验算：正截面验算、斜截面验算。

2）柱截面验算：正截面验算、轴压比的限制、斜截面的验算。3）框架节点验算：

①影响节点承载力和延性的因素：

梁板的约束作用：有直交梁的中柱节点砼抗剪强度有明显提高。轴压比较小时，压力的存在对砼抗剪强度有利，当轴压比大于0.6～0.8时，节点区砼抗剪强度随轴压力提高而降低。轴压力的存在使节点延性降低。

剪压比和配箍率的影响：应对配筋率加以限制、以使箍筋充分发挥作用，一般设计中、通过限制剪压比来实现。

②节点核心区抗震验算要求：“强节点弱杆件”的概念设计要求。③框架节点抗剪设计。（4）框架结构水平位移验算： 1）层间弹性位移验算；

2）罕遇地震作用下框架结构弹塑性水平位移验算。4.抗震墙结构抗震设计。

抗震墙结构就是抵抗侧向力的钢筋砼剪力墙结构。剪力墙承受水平力中的绝大部分，但并非只是抗剪或以剪切破坏为主，在高宽比大于2的抗震墙中，破坏往往由弯曲破坏控制。

类型：悬臂剪力墙、开洞抗震墙、带边框剪力墙、井筒、框支剪力墙。5.框架结构抗震构造措施、抗震墙结构抗震构造措施。（1）框架结构构造要求：

1）梁的构造：梁的截面尺寸、梁纵筋、梁箍筋构造。2）柱构造：柱的截面尺寸、柱纵筋、柱篐筋。（2）抗震墙结构抗震构造要求 1）抗震墙的钢筋 2）抗震墙的边缘构件.在第七章：多层砌体房屋和底部框架、内框架砌体房屋抗震设计中主要掌握了以下几方面内容：

1.多层砌体房屋的震害及原因分析、砌体结构房屋抗震设计三要素。多层砌体房屋在地震作用下发生破坏的根本原因是地震作用在结构中产生的效应超过了结构材料的抗力或强度。原因分为三大类：（1）房屋建筑布置、结构布置不合理造成局部地震作用效应过大；（2）砌体墙片抗震强度不足；（3）房屋构件间的连接强度不足。

砌体房屋的抗震设计可以分成三个主要部分：（1）建筑布置与结构选型；（2）抗震强度验算；（3）抗震构造措施。

2.多层砌体建筑平、立、剖面及结构布置，砌体房屋总高度及层数限制、多层砌体房屋高宽比限制、抗震墙的间距限制和房屋的局部尺寸限制。

多层砌体建筑平、立、剖面布置的基本要求是规则、均匀、对称，避免质量和刚度发生突变，避免楼层错层等。

3.多层砌体房屋抗震强度验算，底部框架砌体房屋抗震强度验算及变形验算、多层多排柱内框架砌体房屋抗震强度验算。

《抗震规范》规定多层砌体房屋可不进行竖向地震作用下的抗震强度验算，也可不进行水平地震作用下整体弯曲强度验算。

多层砌体房屋在水平地震作用下砌体墙片的抗震抗剪强度验算包括：（1）确定计算简图；

（2）地震作用及楼层地震剪力的计算；（3）各墙体承担的地震剪力计算；（4）墙体抗震强度验算。

4.多层砌体房屋的抗震构造措施、底部框架-抗震墙房屋抗震构造措施、多排柱内框架房屋抗震构造措施。（1）加强房屋整体性的构造措施； ①钢筋混凝土构造柱及芯柱设置； ②钢筋混凝土圈梁的设置。（2）加强构件间连接的构造措施。

结构抗震设计原理重点总结 篇5

2.烈度：一次地震对某一地区的影响和破坏程度称地震烈度；震级、震中距；震源深度、地质构造和地基条件

3.震级：反映一次地震本身大小的等级

4.自振周期计算方法：矩阵位移法解特征问题、近似公式、经验公式。能量法计算基本周期；等效质量法（折算质量法）；顶点位移法；自振周期的经验公式。

5.结构抗震理论的发展：静力理论阶段---静力法；定函数理论；反应谱理论---反应谱法；

直接动力分析理论---时程分析法；非线性静力分析方法。

6.震害现象：地面破坏：地面裂缝、错动、塌陷、喷水冒砂等；建筑物与构筑物的破坏；

山体等自然物的破坏；海啸；火灾；水灾；毒气泄漏；瘟疫；工程结构破坏现象：结构丧失整体性；承重结构强度不足；结构变形过大导致倒塌；结构构件连接支撑失效；地基失效；非结构构件破坏。

7.三水准，两阶段：第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般

不受损坏或不需修理仍可继续使用；第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏;第一阶段设计：工程结构在多遇地震下的承载力和弹性变形计算。对构件截面进行承载力计算，保证必要的强度可靠度，以满足第一水准抗震设防目标（小震不坏）；对结构进行弹性变形验算，控制侧向变形不要过大，满足第二水准抗震设防目标（中震可修）；通过合理的结构布置和抗震构造措施来保证第三水准抗震设防目标（大震不倒）；第二阶段设计：工程结构（如特别重要或抗侧能力较弱的结构）在罕遇地震下的弹塑性变形验算，以满足第三水准抗震设防目标。

8.概念设计定义，内容：根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想进

行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程称为概念设计。建筑设计应重视建筑结构的规则性；合理的建筑结构体系选择；抗侧力结构和构件的延性设计。

9.结构构件的延性:结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。采用水平

向（圈梁）和竖向（构造柱、芯柱）混凝土构件，加强对砌体结构的约束，或采用配筋砌体；使砌体在发生裂缝后不致坍塌和散落，地震时不致丧失对重力荷载的承载能力；避免混凝土结构的脆性破坏（包括混凝土压碎、构件剪切破坏、钢筋同混凝土粘结破坏）先于钢筋的屈服；避免钢结构构件的整体和局部失稳，保证节点焊接部位（焊缝和母材)在地震时不致开裂。

10.液化：土体完全失去抗剪强度而显示出近于液体的特性。这种现象称为液化。液化的宏

观标志是在地表出现喷砂冒水。液化的震害：喷水冒砂淹没农田，淤塞渠道，淘空路基；沿河岸出现裂缝、滑移，造成桥梁破坏，等等。液化使建筑物产生下列震害：地面开裂下沉使建筑物产生过渡下沉或整体倾斜；不均匀沉降引起建筑物上部结构破坏，使梁板等水平构件及其节点破坏，使墙体开裂和建筑物体形变化处开裂；室内地坪上鼓、开裂，设备基础上浮或下沉。影响场地土液化的主要因素：土层的地质年代；土层的土粒的组成和密实程度；砂土层埋置深度和地下水位深度；地震烈度和地震持续时间。

11.天然地基的震害特点：高压缩性饱和软粘土和承载力较低的淤泥质土在地震中产生不同

程度的震陷，造成上部结构的倾斜或破坏；杂填土、回填土和冲填土等松软填土地基，土质松软且承载力较低，易产生沉陷，使结构开裂；沟、坑、古河道、坡地半挖半填等非匀质地基在地震中的不均匀沉降或地裂缝引起上部结构破坏。天然地基的抗震措施：软弱粘性土地基：采用桩基，地基加固；杂填土地基：换土夯实；地基加固；不均匀地基：综合建筑体型、荷载、烈度、结构类型等采取合理的结构布局、地基抗震措施。地

基加固处理方法：换土垫层法；重锤夯实法；挤密桩法；沉井预压法

12.反应谱：单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系自振周期的关系曲线称

为该反应的地震反应谱。反应谱影响因素：结构的阻尼比和场地条件。反应谱的特点：阻尼比对反应谱影响很大；对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降；对于速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期增大，随后趋于常数；对于位移反应谱，幅值随周期增大。

13.底部剪力法适用范围：底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内框架和底部框

架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构等低于40m以剪切变形为主的规则房屋。

14.产生扭转地震反应的原因：建筑自身的原因和地震地面运动的原因。建筑结构的偏心：

建筑物的柱体与墙体等抗侧力构件布置不对称；建筑物的平面不对称；建筑物的立面不对称；建筑物的平面、立面均不对称；建筑物各层质心与刚心重合，但上下层不在同一垂直线上；偶然偏心。地震地面运动存在扭转分量：地震波在地面上各点的波速、周期和相位不同。建筑结构基底将产生绕竖直轴的转动，结构便会产生扭转振动。

15.多遇地震下结构强度验算：下列情况可不进行结构强度验算：6度时的建筑（Ⅳ类场地

上较高的高层建筑与高耸结构除外）；7度时Ⅰ、Ⅱ类场地、柱高不超过10m且两端有山墙的单跨及多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过4.5m，两端均有山墙的单跨及多跨等高的砖柱厂房。验算公式： SR/RE

16.考虑竖向地震作用的结构或构件有：长悬臂结构；大跨度结构；高耸结构和较高的高层

抗震慈善赈灾晚会流程框架设计 篇6

（讨论稿）

晚会分两个现场，第一现场为演播现场，即主现场；第二现场为外景现场，主要任务是在外景进行募捐活动。

可考虑与四川电视台联动，在联系后最终确定。

第一现场主持人：第二现场主持人：

晚会流程：

1、合唱《 》

2、主持人开场白

3、连线前方

4、主持人串场（第二现场介绍）

5、第二现场外景主持介绍情况

6、主持人串场，请出《海南一家亲》剧组

7、《海南一家亲》剧组劝募

8、《海南一家亲》剧组合唱：《我们都是一家人》 配MTV对切

9、现场捐款（上台---捐款----发言----退场,结尾的时候，主持人再次号召大家勇跃募捐。）

10、VCR公益短片

11、主持人串场

12、歌曲1（歌手歌曲待定）

13、主持人介绍领导和慈善机构（列举一些大额捐款单位和个人）

14、主持人现场采访慈善机构及捐款单位代表

15、现场捐款（上台---捐款----发言----退场）

16、主持人串场

17、舞蹈1（待定）

18、主持人串场

19、VCR《牵挂》（暂定名）表现在海南的四川人对家乡的牵挂

20、主持人串场与在海南的四川人代表现场交流（抓住动情点：家里的情况等）

21、第二现场（外景）募捐情况

22、歌曲223、主持人介绍情况

24、VCR：MTV 或公益短片

25、主持人串场

26、领导致词

27、主持人串场

28、连线前方

29、主持人请出其它主持人

30、主持人群体劝募（捐款人陆续上台捐款）

31、主持人请民政负责人公布捐款总数、结束语

山岭隧道纵向抗震数值分析 篇7

关键词：隧道,强度理论,结构抗震,数值分析

0 引言

随着地下工程的不断发展和利用,地下结构在地震作用下抗震设计问题已经成为地下工程中的一个十分重要的问题,越来越受到人们的重视。隧道等地下结构抗震问题的研究主要有地震破坏现象的原位观测,动力离心模型试验,数值模拟和简化实用解析方法。原位观测能得到比较接近于实际的情况,但需要进行现场试验,费时费力;离心试验需要采用昂贵的离心试验机,且采用的比例模型各参数需要严格的理论计算;简化的解析方法能较容易的进行计算,但计算结果常有偏差,因此借助于计算机进行数值模拟分析,能最大限度的考虑实际各种因素,方便快速地得到结构抗震的反应规律。以往的地下结构横向分析可求得地下结构在横断面内的应力与变形,然而,由于地下结构是一种埋设在地层介质中的空间延伸结构,其在地震作用下的纵向变形和内力以及沿其长度的地震响应也是不容忽视的。文章针对某一具体山岭隧道地质情况,利用通用有限元软件ANSYS进行数值分析,得出地震波作用下隧道结构纵向抗震的动力反应特性,为理论研究与设计提供参考。

1 算例介绍

某山岭隧道,埋深82 m,地层比较单一,该隧道属于深埋情况,隧道最大跨度为10.54 m,隧道高度为8.86 m,计算断面位于Ⅴ类围岩中。围岩参数:容重γ=22 kN/m3,内摩擦角φ=31.4°,粘聚力C=0.179 MPa,围岩泊松比μ=0.25,围岩弹性模量E=500 MPa,顶板土柱两侧摩擦角θ=12.5°。

场地参数:上覆地层的特征周期T=0.665 s,水平地震加速度0.20g,竖直地震加速度0.10g,弹性地基系数Ka=Kw=3 G,地层在单位地震系数下的速度Sv=0.16 m/s,水平地震系数KH=0.20,地层剪切波速为180 m/s,基岩地震波输入角度为30°;地震系数的速度反应谱如图1所示。

支护参数:不计喷射混凝土的影响,二衬为模筑钢筋混凝土,Ec=28 GPa,μc=0.167;建立有限元模型(见图2)。

2 衬砌厚度分别取0.4 m,0.5 m,0.6 m时对衬砌应力的影响

当地震波的入射方向为30°时,对于不同厚度的二衬,计算结果如表1,表2所示。从表1,表2中可知,衬砌厚度的改变对其内力影响很小,但对于衬砌横截面的应力影响较大,其中衬砌厚度从0.4 m增大到0.5 m时,正应力减小36.4%,剪应力减小20.79%;同时也看到,衬砌厚度从0.5 m增大到0.6 m时,应力减小的比重在降低。由此可得,通过增大衬砌的厚度来增强衬砌横截面抗震性能是不明智的。

衬砌的纵向应力随衬砌厚度增大而减小,但减小的幅度明显小于横截面情况。说明,对于抗震隧道的设计,增大衬砌的厚度对横截面抗震性能的改善较好,对纵向抗震性能几乎没有改变,这一点更加印证了地下结构抗震设计中的一个原则即20世纪60年代设计旧金山海湾地区快速运输系统(BART)时凯西尔提出的一个著名的观点:地震对地下结构的作用,是强加一个任意变形,这种变形用加强结构的办法是不能改变的,所以设计的标准是提供足够的延性去吸收强加的变形,并且不丧失承受静载的能力,而不是为了抵御惯性荷载去规定一个单位应力。

所以,对于山岭隧道的抗震设计而言,同样也应当遵循这一原则,尽可能使衬砌有一定的柔性来吸收地震波的能量,当然其前提是保证非地震力作用下的安全性。

3 地层剪切波速分别取140 m/s,180 m/s,220 m/s对衬砌应力的影响

衬砌横截面的最大弯矩发生在与衬砌竖轴夹角为0°和180°附近的位置,衬砌横截面的最大轴力发生在与衬砌竖轴夹角为90°和270°附近的位置,衬砌横截面的最大剪力发生在45°和135°附近的位置;隧道的纵向地震反应与基岩地震波的输入方向有关,其中隧道的最大纵向应力发生在地震波与基岩面法线夹角为45°时,最大弯曲荷载发生在地震波与基岩面法线夹角为0°时,最大轴向荷载发生在地震波与基岩面法线夹角为60°时。

不同剪切波速下的隧道地震反应问题见表3。由表3可知,剪切波速对横截面地震反应的影响很小,对纵向地震反应的影响很大,并且可以看到,当剪切波速较小时,隧道以弯曲变形为主,当剪切波速较大时,隧道以轴向变形为主,这一现象与隧道埋深无关。

4 基岩剪切波输入方向从0°渐变到90°时对衬砌应力的影响

由表4可知当剪切波入射方向发生变化时,隧道的纵向响应(应力和应变)发生显著的变化,具体来讲,当剪切波入射方向与基岩面法线的夹角为0°时(即垂直入射),轴向应力值最小,以弯曲变形为主;随着入射角度的增大,轴向应力也逐渐增大,并且变形逐渐改变为以轴向变形为主,当入射角度为90°时(水平入射),此时剪切波沿着基岩面水平传播,对隧道的影响可以忽略不计。通过分析,也可以发现入射角小于30°时,隧道以弯曲变形为主;当入射角大于30°时,隧道以轴向拉压变形为主。

5 结语

通过以上数值分析,得出隧道衬砌结构在地震波作用下动力反应的几点结论:

1)对于抗震隧道的设计,增大衬砌的厚度对横截面抗震性能的改善较好,对纵向抗震性能几乎没有改变;

2)剪切波速对横截面地震反应的影响很小,对纵向地震反应的影响很大,当剪切波速较小时,隧道以弯曲变形为主,当剪切波速较大时,隧道以轴向变形为主;

3)隧道的纵向地震反应与基岩地震波的输入方向有关,其中隧道的最大纵向应力发生在地震波与基岩面法线夹角为45°时,最大弯曲荷载发生在地震波与基岩面法线夹角为0°时,最大轴向荷载发生在地震波与基岩面法线夹角为60°时。

参考文献

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