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6》.6 隧道—与地下?车站结?构横向地震反应【计算的反应位移法】
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6.6.—1 : ,。反应:位移法认为》地,下结构在地》震时的反应主—。要取决于周围土【层的变形而惯性力的!影响:相对较小进行—反应位移法计算【时在计算模型中引】入地基弹簧来反映】结构:。周围土层对结构的】。。约束作用同时可【以定量表示两者间】的相互影《。响将土层在地—震作用下产生的变】形通过地基弹簧以】静荷:载的形式《作用在结构上同【时考:虑结构?周围剪?力以及?。结构自身的惯—性力采?用静:力方法计算结构【的地震反应
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【。计算模型中结构周围!土体采用地基弹簧】表示包?括压缩弹簧和剪【切弹簧;结构一般】采用梁单元》进,行建模根据需要【也可以采用其他单元!类型
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》 反应位移》法适:用于土层比较—均,匀埋深一般不大于】30:m的地下结构—抗震设?计分析
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6.6.2 ! 在计算模型中【以集中地基弹簧来】反映:一定面积《的土层作用因此需】要,将基床系数(即单位!面积地基弹簧刚度】),乘以:作用面积换算为相应!。的地基弹簧刚度地】基弹簧影《响长:度一般?。。为集中地基弹簧【间距:
! 基:床系数的确定比【较复杂不仅与结【构外缘的做法(防】水、防腐等构造【。),、场地?土质相关《还,和隧道结构的施【。。工工:。。法(明?挖、盾构、新奥法等!)以及?地震:动水平密切相关研】究表明地基弹簧刚】度的大?小对使用该方—法进行抗《震计算的《最,终结果起到较大的影!响因此基《床系:数取值正确与—否直接影响该—方法的计《。算精度
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》 基床—。系,数可以采用静力【有限元法《(图3)进行—计,算取:一定宽度和深度的土!层有限元模型除【去结:构,位置:处土体将模型侧【。面和底?。面,边界固?定在此?模,型中土?层的弹?性常数根据地震反应!分,析或场地试验确定】在孔:洞的各个方》。向施加均布荷—。载q然后分别计【算各种荷载条件下的!变形δ得到》基床系数K=q【/δ出于简化考虑假!设结:构同一个《面上的弹《簧,相同:即弹簧?刚度一致因》此结构在均布—荷载q作用下某一面!的变形δ应为该【面各:结点变形《的平均值其》中对:于矩形结《构而言顶底板位置】。处基床系数不—同应分?别进:行计算
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用—该方法进行》计算时对《于本规范中的—不同:地震动?水平土体的刚度【应通过一《维土:层反应分析得到【的土体有效弹性模量!。作,为输入参数》
【 : ,采用静力有限元【法计算地基弹簧也】可以在计算模—型(图3)的结构处!施加单?位强制位移δ—求出反力然后根【据反力求出基床系数!
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图3 — 采:用,静力有限《元法计?。算基床系数
】
现】行国家标准地下【铁道、轻轨交—通,岩,土工程勘察规范GB! 503《07也给出》了通过地《质勘察和工》程经验确《定,基床系数的方法
】
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】对于矩形结》构日本铁道构—造物等?。设计:标准:·同解说(199】9)的规定地—基弹簧刚度也—可按下列《公,式计算
》
】。
》 式中Kh》水平基床系数;【
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— 】 Kv竖《向基床系《数
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对于【圆形结构日本—土木研究所》资料大型地下结构】抗,震设:计方法指《南规定地基弹—簧刚度?也可按下列公式计算!
】
— 式中G》。地基:剪切模量可取等效】剪切模量;》
!。。 【R圆形结构半径
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《6.6.3、—6.6.4》 土层位移可以采!用动力有限元方法等!数值方法进行计【算目前可供选择的较!为成:熟的一?维土层?。地震反应分析程序有!ProSha—ke、?EERA、R—SLNL《M等也可以采用【通用有限《元,分析软件MSC【.Marc等进行】计算
》。
?。 《在进行工《程场地?地,震安全性评价工作中!要求直接《提供场地《地震动位移随深度】的变化结果设计【中可:以直接采用其结果对!未进行?工程:场地:地震安全性评价【工作的建议可按【。附录E确定位—移随深度《的变化附录E—中场地深度》50m?处的地震动峰值位】移,取,值为:场地自由地表—地震动峰值位移的】。1,/2场地地震动峰】值位移随土》层,深度增加而线性减】小但考虑最》大减:小值为场地自—。由地表地《震动峰值位移的1/!2场地深度》超,过50m处的地震动!峰,值位移均取为—场,地自由地《表,地震动峰《值位移的1/2
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【 在反应位移法中根!据地下结构》顶底板位置处自【由土层发《。生最大相对》位,移时刻的土层位移分!布确定土层相—对位移即相对于结】构底板位置处—的位移并施加于结】构两侧面压缩—弹簧及?上部剪?切,弹簧远离《结构的端部结—构自身的《。。惯性:力可将结构》。物的质量《乘以最大《加速度来计算作【为集中力可》以作用在结构形心上!为提高计算精度也】可以按照《各部位?。的最大?加速度计算结构的】。水平惯性《力并施?加在相应的》结构部位上结构【上下表面的》。土层剪力可由自【由,场土层地震反应分析!来获:得等于?地震作用下结构上】下表:面处自由土层的剪力!;也可以采用反应谱!法计算土层》。位移通过土层位移微!分确定土层应变【最终通过物理关【。系计算土层剪力【。
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为了真】实地反映地下—。结构在地震作用下】的反应?在计:算中应考虑重力【的影:响当不考《虑结构?非线性时可将重【。力,引起的结构反应【与地震引起》的结构反应进行组合!作为地震作》用下结构《。的,真,实反应当需要考虑】结构:非线性影响时重力作!用将影响结构的非】线性特性需要同时考!虑重力?作,用与地震作》用,同时考虑重力作用与!地震作用时首—先计算?自重作用下模型的应!力场在初始应力场】的基础上计算地震】。作用下结构的反应】
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