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第1章 关于盾构隧道抗震的基础知识1

1.1盾构隧道的特征1

1.2盾构隧道地震反应的特征2

1.2.1以往地震灾害中的发现2

1.2.2以往地震中得到的启发9

1.2.3以往的振动试验分析11

1.2.4在抗震研究中应该考虑的地震影响14

1.3抗震研究中假想的地震17

第2章 盾构隧道的抗震研究概述19

2.1抗震性能的思考方法19

2.1.1基本思想19

2.1.2关于等级1地震动（L1）的性能要求的想法21

2.1.3关于等级2地震动（L2）的性能要求的想法21

2.2性能要求和验算内容22

2.2.1盾构隧道特有的性能要求22

2.2.2对等级1 （L1）地震动的性能要求和验算内容22

2.2.3对等级2地震动（L2）的性能要求和验算内容24

2.3周边地基的稳定性评价25

2.3.1基本思想25

2.3.2周边地基稳定性的评价研究28

2.4抗震分析方法29

2.4.1假设及模型29

2.4.2分析方法分类30

2.5设计地震动33

2.5.1设计地震动的思想方法33

2.5.2设计反应谱33

2.5.3地震动的时程波形35

2.5.4模拟地震波形37

2.5.5隧道纵向的设计地震动及相关课题37

2.6结构模型40

2.6.1盾构隧道结构的力学特征40

2.6.2横向结构模型41

2.6.3纵向结构模型42

2.7地基和结构物的相互作用42

2.7.1基本思想42

2.7.2应用地基弹簧的方法43

2.7.3应用耦合振动系模型的方法44

2.8抗震设计的顺序45

2.8.1对地基反应的抗震研究45

2.8.2对结构的抗震研究47

2.9提高抗震性能的措施49

2.9.1基本思想49

2.9.2隧道横向抗震结构设计50

2.9.3隧道纵向抗震结构设计51

第3章 地震时地基反应的评价52

3.1抗震研究中必要的地基信息评价52

3.1.1地基调查的基本步骤52

3.1.2施工阶段对应的地基调查53

3.1.3地基调查与试验方法55

3.1.4抗震研究中必须确定的地基物理性质指标及换算公式62

3.2地震反应分析的基本内容65

3.2.1基岩面与表层地基的模型化65

3.2.2隧道轴向地基应变模型66

3.3地基地震反应分析方法的种类68

3.3.1地基地震反应分析的基础知识69

3.3.2全应力1维地震反应分析法70

3.3.3有效应力1维地震反应分析法73

3.3.4总应力2维地震反应分析法75

3.3.5有效应力2维地震反应分析法75

3.4处理特殊地基条件下的地基反应76

3.4.1液化地基76

3.4.2地基交错处77

3.4.3大深度盾构78

第4章 管环的模型化80

4.1横向80

4.1.1基本思想80

4.1.2管片82

4.1.3接头部分87

4.1.4二次衬砌89

4.2纵向89

4.2.1管片89

4.2.2接头部分89

4.2.3二次衬砌91

4.3管片结构模型化中的注意点92

4.3.1高刚度接头92

4.3.2榫接接头93

4.3.3对接接头94

第5章 盾构隧道地震反应的分析方法95

5.1分析模型和分析方法95

5.1.1模型化的重要性95

5.1.2实际地震反应分析96

5.2横向的抗震研究97

5.2.1基本思路97

5.2.2隧道和周边地基相互作用的模型化100

5.2.3横向抗震分析方法102

5.3纵向抗震研究106

5.3.1基本思路106

5.3.2沿隧道轴向的位移分布（相位差）模型108

5.3.3隧道和周边地基的模型化110

5.3.4纵向抗震分析方法112

5.4隧道线形以及结构变化部分的抗震研究117

5.4.1基本思想117

5.4.2结构变化部分模型化时的注意事项118

5.4.3结构研究方法119

第6章 验算方法122

6.1验算项目和界限值122

6.2弹性范围内的验算124

6.2.1承载性能的验算124

6.2.2变形性能的验算方法124

6.3超出弹性范围的验算方法125

6.3.1承载力的验算方法125

6.3.2变形性能的验算方法126

第7章 有效提高抗震性能的构造措施127

7.1接头构造127

7.2柔性管片128

7.3特殊的柔性构造130

7.3.1不产生剪切变形的柔性管片130

7.3.2盾构钢壳残留部的柔性构造130

7.4免震构造132

7.5止水性能132

7.5.1密封材料132

7.5.2 Ω橡胶止水带133

7.5.3地震后漏水的对策133

附录A一维地基模型的地震反应分析算例135

A1已验算的各种分析方法及分析条件135

A1.1地基的反应分析方法135

A1.2地基条件（一维表层地基模型）136

A1.3地震级别137

A1.3.1 1级地震动137

A1.3.2 2级地震动138

A1.4事例分析139

A1.4.1瑞利衰减140

A1.4.2修正R-O模型141

A1.4.3 FLIP的分析参数141

A1.4.4 LIQCA的分析参数143

A2比较不同方法的分析结果144

A2.1各种分析方法比较144

A2.1.1 1级地震动的地震反应分析结果144

A2.1.2 2级地震动的地震反应分析结果146

A2.2关于二层系地基模型分析方法的适用性150

A2.2.1以剪切一阶模态为基础的多层地基的应变位移计算151

A2.3地震动输入深度的影响152

A2.4有无基岩层的影响154

附录B盾构隧道的横向抗震分析算例156

B1 1级地震动分析156

B1.1概述156

B1.2分析条件156

B1.2.1结构条件156

B1.2.2使用材料157

B1.2.3地基条件157

B1.2.4荷载条件158

B1.3不同分析方法的分析结果比较158

B1.3.1梁-弹簧模型位移响应法158

B1.3.2等刚度环的位移响应法161

B1.3.3二维动态FEM分析162

B1.3.4二维静态FEM分析162

B1.3.5使用等刚度环模型的解析解163

B1.4地震时断面内力的计算结果163

B1.5抗震性能验算165

B1.5.1性能要求的确定与验算方法165

B1.5.2应力值的验算165

B1.6不同计算方法的特点166

B2对于2级地震动的分析169

B2.1概要169

B2.2分析条件169

B2.3计算方法169

B2.4地震时的断面内力计算结果171

B2.5抗震性能验算172

B2.5.1抗震性能的规定与验算172

B2.5.2极限承载力验算172

B2.5.3防水性验算173

B2.6不同计算方法的特点174

B3导入梁-弹簧模型的三维动态FEM分析174

B3.1简介174

B3.2计算条件174

B3.3计算方法174

B3.3.1分析程序174

B3.3.2分析模型174

B3.4计算结果174

B3.5分析方法的适用性177

附录C盾构隧道纵向抗震的研究算例179

C1概述179

C2研究条件179

C2.1结构条件179

C2.2使用材料180

C2.3研究实例180

C2.4地基条件182

C2.5输入地震动182

C3地基的地震反应分析182

C3.1弹簧质点模型182

C3.2二维有限元（FEM）模型186

C3.2.1分析概述186

C3.2.2隧道轴向的地基位移187

C4盾构隧道的反应分析189

C4.1结构分析模型189

C4.1.1隧道梁单元的等效刚度189

C4.1.2连接地基和隧道的地基弹簧刚度的计算190

C4.2分析结果191

C4.2.1关于盾构隧道纵断方向在地震时的反应192

C4.2.2关于基岩面输入相位差的影响199

C4.2.3关于分析方法不同造成的影响199

C4.3依据位移响应法（狭义）的分析199

C4.3.1分析方法199

C4.3.2分析结果201

附录D管片接头回转弹簧刚度计算方法203

D1接头的变形特性203

D1.1接头的种类和变形的特征203

D1.2接头变形特性模型204

D2混凝土平板形管片（单根螺栓）回转弹簧刚度的计算模型205

D2.1接头处拉伸弹簧系数的计算方法206

D2.2根据接头处力的平衡的回转中心的计算方法208

D2.3回转弹簧系数的计算方法209

D3混凝土平板管片形（单根螺栓）的回转弹簧系数算例210

D3.1接头部弹簧系数的计算211

D3.2接头处平衡的回转中心的计算212

D3.3回转弹簧系数的计算212

附录E名词解释214

参考文献226