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[问题]The cut and cover tunnel 抗震分析

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Ditty 发表于 2013-4-23 22:40:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
请问有人做过seismic analysis for the cut and cover tunnel ? 我 对 Jaw-Nan Wang (1993) 的 Seismic design of Tunnels a simple state-of-the art design approach 中提到的 Pseudo-Triangular Pressure Distribution Model for Shallow Tunnels (pg. 126) 有问题。不知道他为什么要把压力加在隧道的两面墙 上,而不是只加在一面墙上。还有就是不知他是如何计算这压力的。
有知道的朋友给解答一下。谢谢了。

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zong2006 + 1 很给力!

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ljmtidilgw 发表于 2013-4-23 22:49:04 | 显示全部楼层
请楼主把那一页或者那个 Pseudo-Triangular Pressure Distribution Model for Shallow Tunnels给传上来!或者抓个图。大家好参与讨论更有针对性。
我初步理解地震压力同时加到两面墙上,是考虑地震水平运动的方向无法确定,因此,可能是向东、可能向西、可能向北、可能向南!地震的S波本身就是水平摆动的!因此,这样处理没有什么疑问!

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harrislq 发表于 2013-4-24 02:12:20 | 显示全部楼层
1.那个seismic earth pressure应该是根据Mononobe-Okabe Seismic Coefficient算出来的;
2.加在两面墙上,如果tunnel的roof diaphragm刚度够就不用验算抗滑和抗倾覆,两边的地震力就可以平衡了。

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ljmtidilgw  在2013-4-24 06:28  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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 楼主| Ditty 发表于 2013-4-24 16:36:43 | 显示全部楼层
十分感谢两位的帮忙解答。 我把这本书的pdf 文件上传了。 这是一本非常好的书。 网上下载书中公式印的不是很清楚。 见谅了。 我会继续关注你们的回答。十分感谢。

wang.pdf

1.02 MB, 下载次数: 10, 下载积分: 金币 -2 金币

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ljmtidilgw 发表于 2013-4-24 19:47:39 | 显示全部楼层
楼主的疑问就是这个图

2.png
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SkyLeon 发表于 2013-4-24 20:53:15 | 显示全部楼层
做过C&C高速公路的隧道,但是没做抗震设计
两侧的压力是同一个方向的,这个比较符合实际吧

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hshengjian 发表于 2013-4-24 21:40:06 | 显示全部楼层
大家好参与讨论更有针对性

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 楼主| Ditty 发表于 2013-4-24 23:00:35 | 显示全部楼层
Skyleon, Could you explain it to me? It shall be the same thing as what you did before. Really appreciate it.

点评

既然你点名了,就只好勉为其难了。就像我说的,我做的那个在软土里面明挖修建的地下高速隧道,没有考虑抗震,这个其实和你的情况差别很大。 地震作用,是一种体力,不同意其他的压力,如风荷载,土压力,是面力。  详情 回复 发表于 2013-4-25 22:22
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 楼主| Ditty 发表于 2013-4-24 23:00:47 | 显示全部楼层
Thanks

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 楼主| Ditty 发表于 2013-4-25 16:46:51 | 显示全部楼层
我做过地下污水池的抗震计算,由于池子里有水,地震时会在前后墙上产生同向压力。 因为有规范解释如何分配,花了时间阅读,才搞懂。 但这个问题我不知道他是如何分配的。

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ljmtidilgw 发表于 2013-4-25 17:57:48 | 显示全部楼层
由于本人不是搞结构的,比较难解释和理解。但我是这样想的,5#楼上图深隧洞四周都受到一个比较大的地应力=r*h(如h=10m, 20m),整个隧洞的框架结构有比较好的约束或confinement. 稳定分析考虑地震惯性力P以点荷载加到顶部左侧 - 这个最变形可能最大的地方,如果该点变形过关 ,那么其它地方就更容易过关了。当然右侧顶洞壁有厚实的岩土支撑,没有办法向右侧移动。
至于5#楼下图浅埋隧洞的情况相比之下,就比较容易理解了,假设洞顶盖层只有h=1米厚,给整个隧洞的框架结构没有什么顶部的约束和限制confinement,隧洞两侧洞壁都可以运动,顶部地震惯性力按照p考虑,底版按照0考虑是因为地板附近有很好的岩土来限制洞壁运动,整个按照三角形分布处理。

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SkyLeon 发表于 2013-4-25 22:22:39 | 显示全部楼层
Ditty 发表于 2013-4-24 23:00
Skyleon, Could you explain it to me? It shall be the same thing as what you did before. Really appre ...

既然你点名了,就只好勉为其难了。就像我说的,我做的那个在软土里面明挖修建的地下高速隧道,没有考虑抗震,这个其实和你的情况差别很大。

地震作用,是一种体力,不同意其他的压力,如风荷载,土压力,是面力。地震力,其实也可以理解为强制位移,就是说,地震作用是由高频多次的往复强制位移而实现的,不同于同是动荷载的风荷载,建筑物的水平侧移是风荷载的果,而不是因。

扯了点题外话之后,回归正题。地下隧道比较复杂的是荷载组合比较繁复和多变,因为荷载有很多,而且是可变的,顶板要考虑上覆土,水压力,和地面活荷载;外墙两侧的土压力,水压力以及地面活荷载而来的侧向荷载;底板下的水压力和隧道内的活荷载等等。另外,还要考虑将来周围如果有开挖而导致的水位降低,或者因开挖引起一侧的土、水压力去除后而导致的隧道侧向位移等等。这么多荷载状况,可以组合成很多不同的工况,有不同工况的产生的弯矩和剪力值的包络线来设计。

地下隧道,不同于地上建筑,四侧的板或墙都可能承受土压力和/或水压力。对应于不同的隧道宽高比,外墙可能会往内弯曲,也可以往外弯曲,顶板多是受压,底板可能受压也可能受拉。所以地震作用下,如果只是一侧施加一个地震作用,因为另一侧的土、水压力等荷载是作用于相反方向的,可能得不到最严重的荷载效应——顶板相对底板的相对侧移。而两侧同时都分布地震荷载,更符合实际情况,因为地震作用是惯性力,并且施加于同向的,就很可能获得最严重的荷载效应。

这是我的一点粗浅理解,仅供参考。说实话,本人没有深入学习过地震荷载,而目前的工作也一直不用考虑地震设计,所以这方面的知识实在浅薄。
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SkyLeon 发表于 2013-4-25 22:24:48 | 显示全部楼层
上面ljmtidilgw老大,说得比较言简意赅,比我说得好。
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 楼主| Ditty 发表于 2013-4-26 16:11:01 | 显示全部楼层
实在是太感谢两位的回复了。 我这工程工期很紧,我一直没想清楚。经过两位一点拨, 如醍醐灌顶。把思路给连起来了。 我建了Flac 的二维模型。根据版主的回答,我可以直接在我的模型隧道上加地震力(点荷载和三角型荷载),边界条件就不用操心了。因为模型的边界条件就满足了。

但对如何算地震力,我的想法是用Peak ground acceleration (PGA) 乘以压在隧道上的土的重力来计算。PGA是根据规范给的PGA 和周期 (T) 的 分布图 (power spectrum) 取 T=0 时 的PGA数值。而不是根据Mononobe-Okabe Seismic Coefficient 来计算。不知道harrisiq有何想法。

再次感谢ljmtidilgw 和 skyleon 的答复。另外,我想问skyleon, 为什么你们做隧道不用考虑地震力呢?我还以为都得考虑。是不是你设计的隧道不在地震多发区?我在做的浅埋隧道外墙都是向里面凹的。应该是隧道上部的压力不大和测压力大造成的。底板是拉力。隧道截面接近正方形。
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ljmtidilgw 发表于 2013-4-26 19:11:04 | 显示全部楼层
不做动力分析,直接采用基岩面水平运动加速度不就可以吗?这个在国家出版的地震动参数图上有,本站也有。如果场地在中国以外,应该有地震参数。加速度直接输入到有限元软件计算就可以,不用换算成地震惯性力吧!


天津大学以前用Ansys做大坝动力分析,我给搞的地震动参数。见以下帖子:

大坝动力分析与地震风险概率分析?
http://www.eswnman.net/thread-867-1-1.html
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ljmtidilgw 发表于 2013-4-26 19:25:20 | 显示全部楼层
14# ”PGA是根据规范给的PGA 和周期 (T) 的 分布图 (power spectrum) 取 T=0 时 的PGA数值。“

为什么这样处理?

能否把公式给贴出来?
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小飞熊 发表于 2013-4-27 11:53:51 | 显示全部楼层
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SkyLeon 发表于 2013-4-27 14:04:19 | 显示全部楼层
奇怪,为什么接近方形的隧道,底板会是受拉的呢。通常这个尺寸比,顶底板都应该是受压的啊。不过,外墙往内弯曲,是正常的。你这是两车道的隧道,单向?

我做过的那个,主隧道是标准三车道,双向,所以是双孔隧道,中间是一堵连续墙。单孔净跨度是十多米,有匝道进来的地方,净跨最宽处有二十多米。通常隧道净高度在5米8左右吧,即使是单向两车道,也是宽大于高的,除非有通风设施的地方,净高增大,才可能接近方形。

我做了很多测试,在埋深保证两米以上,宽高比大的隧道,底板才会受拉,比值越大受拉越大,隧道整体的受力模型接近梁,即顶部是梁的受压侧,而底板是梁的受拉侧。当然,顶底板还有各自的弯曲受力。

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吉米  在2013-4-27 14:51  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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 楼主| Ditty 发表于 2013-4-28 23:20:36 | 显示全部楼层
ljmtidilgw, 我看了你的链接, 我们说的是一回事。我没有把问题说清楚。我总结一下贴出来,讨论讨论。

Skyleon, 我的是医院的紧急通道。因为美国没有专门的隧道设计规范,所以采用AASHTO的设计规范。你说的有道理。太感谢你的信息。我再看看我的结果。也许我打错字了。
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吉米 发表于 2013-6-10 07:28:04 | 显示全部楼层
感謝樓主  
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keylung2 发表于 2014-5-10 23:55:36 | 显示全部楼层
thanks for sharing !
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