临近隧道的带地下室框架结构的动力响应分析

摘要

随着隧道地下交通等地下空间利用的增长，隧道临近建筑结构的情况越来越多。对于隧道与建筑结构的静力和动力相互作用，往往根据研究对象将隧道或建筑物采用等效的方法分开考虑，依据经验或规范要求分析讨论。但是忽略相互作用的分析结果可能与真实情况差异较大，因此建筑结构与隧道的动力相互作用的研究，是评估地震作用下隧道对建筑结构影响程度的必要手段。
　　在国内外既有研究的理论基础上，本文从以下几个方面对地震作用下的框架结构—筏基—基岩的动力相互作用进行了分析，主要工作及获得结论如下：
　　①对有无隧道情况下的框架结构—筏基—基岩的动力相互作用对比分析，结果表明隧道存在对模型的自振周期影响较小，但使非地下室的部分楼层相对位移峰值和绝对加速度峰值以及梁柱的弯矩峰值和剪力峰值有所增加；隧道存在对梁柱轴力峰值影响很小，其主要影响筏基右边缘附近的等效应力峰值，并且靠近左侧岩石的结构动力响应大于远离其的结构响应。
　　②讨论三类不同隧道位置，即隧道在地下室左边，隧道下穿基岩以及下卧隧道不同水平位置对结构和筏基动力响应的影响程度，分析结果表明，对不同的隧道位置，三者的影响程度各不相同：随着水平间距值或埋深的增大，相对位移峰值和绝对加速度峰值均有缓慢增加的趋势，梁柱弯矩峰值变化规律各不相同，剪力峰值变化较小，水平间距改变时筏基中点和其右边缘附近的等效应力峰值变化明显。
　　③针对三种不同层数的结构和三种场地建立动力相互作用模型，对比分析同一结构层数或同一场地下，地下室侧临隧道和隧道下穿基岩的模型动力响应的异同，计算结果表明，场地、结构层数以及隧道位置对不同的动力响应影响各异，总体上筏基受到的影响更大，并且地下室与左侧岩石“紧密接触”对地震作用下的结构变形和内力均有不利影响。

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1 绪 论

1.1 选题的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

2 分析模型的建立及参数的确定

2.1 地震波的选取和调整

2.2 模型人工边界的确定

2.3 地震作用的施加方法

2.4 计算相关条件的确定

2.5 计算模型的建立

2.6 本章小结

3 无隧道与有隧道情况的结构动力响应

3.1 自由场的动力反应

3.2 有无隧道时的模态分析

3.3 有无隧道时的地下室动力响应对比

3.4 本章小结

4 不同隧道位置对结构动力响应的影响

4.1 不同水平间距下的动力响应

4.2 不同隧道埋深下的动力响应

4.3 下卧隧道不同水平位置下的动力响应

4.4 结果的讨论和影响因素分析

4.5 本章小结

5 不同场地和不同结构高度的结构动力响应

5.1 算例设计

5.2 模态分析结果

5.3 顶层相对位移和绝对加速度

5.4 结构内力响应

5.5 筏基等效应力

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 后续研究工作展望

致谢

参考文献