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SV波斜入射下山岭隧道洞口段衬砌结构地震反应分析

SEISMIC RESPONSE ANALYSIS OF MOUNTAIN TUNNEL LINING NEAR-PORTAL UNDER OBLIQUE INCIDENCE OF SV WAVES

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【作者】 张懂懂刘洋熊峰梅竹李爽

【Author】 ZHANG Dong-dong;LIU Yang;XIONG Feng;MEI Zhu;LI Shuang;College of Architecture & Environment, Sichuan University;School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology;

【机构】 四川大学建筑与环境学院哈尔滨工业大学土木工程学院

【摘要】 近场斜入射地震波可能造成山岭隧道洞口段的严重震害,而现有山岭隧道地震反应分析中较少考虑地震动斜入射的情况。本文提出一种考虑SV波斜入射下山岭隧道数值建模与分析方法。基于黏弹性人工边界与荷载等效的有限域波动输入模拟方法,通过ABAQUS二次开发实现SV波斜入射数值模型的建立,研究SV波特征与入射角度对隧道洞口段衬砌动力响应的影响。结果表明:在围岩的临界角范围内,当地震波入射倾斜角度增大时,衬砌结构水平加速度呈现先缓后急的递增趋势,而竖向加速度同时受频谱特性的影响,没有出现单调递增的变化规律;当地震波入射角度不同时,衬砌结构的最易损部位不固定,拱脚、拱肩和拱顶均可能成为薄弱构件。

【Abstract】 The near-fault oblique incidence seismic waves may cause heavy seismic damage to mountain tunnel.Nevertheless, the study on the effect of oblique incident angles is limited in seismic response analysis of mountain tunnels. This paper proposes a numerical modelling approach to simulate and analyze mountain tunnel seismic responses under the oblique incidence of SV waves. Based on the external wave input method of the viscous-spring artificial boundary combined with equivalent loads, the SV wave oblique incident is simulated on the ABAQUS platform through a secondary development. The effect of SV wave different features and incident angles on the dynamic response of tunnel lining is studied. The result shows that the horizontal responsive acceleration of the lining increasing trend is slowly first and then rapidly growing corresponding to the increasing of oblique incident angles in the range of critical values of surrounding rock incident angles. The trend of vertical responsive acceleration is non-monotonically increasing affected by both the effect of incident angle and spectrum features. Because the incident angle of seismic wave is multifold, the vulnerable component of the tunnel lining structure is not consistent. The tunnels may exhibit initial seismic damages at the arch foot, arch shoulder, and vault.

【基金】 西藏自治区重点研发与转化计划项目(XZ201801-GB-07);国家自然科学基金青年基金项目(51908384);中国博士后科学基金面上资助项目(2020M673223,2019M663500);四川省科技计划应用基础研究项目(20YYJC4052);中央高校基本科研业务费专项(19XJ0015)
  • 【会议录名称】 第30届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)
  • 【会议名称】第30届全国结构工程学术会议
  • 【会议时间】2021-11-12
  • 【会议地点】中国广东广州
  • 【分类号】U452.28
  • 【主办单位】中国力学学会结构工程专业委员会、广州大学、中国力学学会《工程力学》编委会、清华大学土木工程系、水沙科学与水利水电工程国家重点实验室(清华大学)、土木工程安全与耐久教育部重点实验室(清华大学)
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