地鐵隧道非線性動力反應分析.pdf

1、本文系統回顧與總結了中外近年來關于地鐵隧道地震反應及相關研究的發(fā)展與現狀，并提出了一些存在的問題。文章從土體的動力本構模型、非線性動力有限元格式、邊界條件以及地震波的輸入等方面進行初步研究，并做了一定的改進。論文的主要工作如下： 1、考慮到在地震作用下土體主要表現為彈塑性變形，本文選取試驗參數相對較少、在工程上使用相對較多的D-P彈塑性模型作為土體本構模型。在工程計算中，一般把D-P模型作為理想彈塑性模型使用，這在計算靜力作用時

2、是可取的。然而，研究表明在循環(huán)荷載作用下土體表現出硬化現象。因此本文在理想D-P彈塑性本構模型的基礎上考慮了硬化作用，將其改進為考慮硬化的D-P彈塑性本構模型，并推導了與有限元相結合的應力．應變關系矩陣。通過算例證明，考慮硬化的D-P本構模型比理想D-P本構模型在動力計算中更符合實際。 2、在數值積分方法上，本文選取了相對節(jié)省機時的顯式逐步積分格式。數值算例表明：使用文獻[34]引用的思路推導的非線性逐步積分格式在應用于二維有限

3、元計算時存在容易發(fā)生漂移、不利于與非線性增量有限元相結合等缺點。因此，本文結合中心差分和單邊差分推導了另一種非線性顯式逐步積分格式，解決了上述問題。 3、針對隧道襯砌混凝土的剪切波速比隧道周圍土體的剪切波速大很多，隧道襯砌作為研究的主要對象，往往單元劃分的相對較細這一現象，應用顯式有限元的穩(wěn)定格式c<,s>△t/△x<1計算得到在隧道區(qū)域使用的最大計算時步要比在周圍土體區(qū)域使用的最大時步小得多。本文引用了周正華[59]提出的變時