盾构隧道纵向地震响应的多尺度分析方法

来源：中国血液净化杂志2020年第1期北京时间：

作者：禹海涛, 吴胤翔, 涂新斌, 张晓阳, 李峰

单位：1. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室, 上海 200092;2. 同济大学地下建筑与工程系, 上海 200092;3. 国家电网公司交流建设部, 北京 100031"],"fundList_en":["National Key Research and Development Plan of China (2018YFC1504305, 2017YFC1500703, 2018YFC0809602); National Natural Science Foundation of China (41922059, 51678438); Shanghai Rising-star Program (17QC1400500); Shanghai Committee of Science and Technology (18DZ1205103, 17DZ1203804, 17DZ1203402)

摘要：针对目前盾构隧道抗震设计仅限于横断面分析，缺乏有效的纵向地震响应分析方法的问题，提出了一种用于模拟盾构隧道纵向地震响应的宏-细观多尺度分析方法，其中宏观等效模型用于描述盾构隧道结构整体的地震响应特性，细观精细化模型用于捕捉结构关键断面接头处的变形响应。宏观等效模型采用黏弹性地基梁来模拟，即将盾构隧道沿纵向简化为作用在黏弹性地基上的三维梁单元，且充分考虑了由于环缝影响引起的梁纵向等效刚度折减以及隧道内部结构对纵向等效刚度的附加效应。基于宏观等效模型的地震响应规律分析，确定出盾构隧道沿线的最不利断面位置，从而将这些关键区段替换为考虑隧道环缝接头的细观精细化模型，即采用沿环向分布的轴向拉压弹簧和切向剪切弹簧来真实模拟地震作用下的环缝张开量和错位量等变形，克服了传统连续均质化模型无法反映环缝变形量的不足。最后，将该多尺度分析方法成功应用于世界首个特高压GIL电力盾构隧道，为实际重大工程的结构纵向抗震设计和安全性评价提供了科学依据和技术手段。

关键词：隧道工程,盾构隧道,多尺度模型,纵向地震响应分析方法,环缝变形

基金资助：国家重点研发计划项目（2018YFC1504305，2018YFC0809602，2017YFC1500703）；国家自然科学基金项目（51678438）；上海市青年科技启明星计划项目（17QC1400500）；上海市科委重点攻关课题项目（16DZ1201904，18DZ1205103，17DZ1203804）