地鐵隧道非線性動(dòng)力反應(yīng)分析.pdf

1、本文系統(tǒng)回顧與總結(jié)了中外近年來關(guān)于地鐵隧道地震反應(yīng)及相關(guān)研究的發(fā)展與現(xiàn)狀，并提出了一些存在的問題。文章從土體的動(dòng)力本構(gòu)模型、非線性動(dòng)力有限元格式、邊界條件以及地震波的輸入等方面進(jìn)行初步研究，并做了一定的改進(jìn)。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(xiàn)為彈塑性變形，本文選取試驗(yàn)參數(shù)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(gòu)模型。在工程計(jì)算中，一般把D-P模型作為理想彈塑性模型使用，這在計(jì)算靜力作用時(shí)

2、是可取的。然而，研究表明在循環(huán)荷載作用下土體表現(xiàn)出硬化現(xiàn)象。因此本文在理想D-P彈塑性本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上考慮了硬化作用，將其改進(jìn)為考慮硬化的D-P彈塑性本構(gòu)模型，并推導(dǎo)了與有限元相結(jié)合的應(yīng)力．應(yīng)變關(guān)系矩陣。通過算例證明，考慮硬化的D-P本構(gòu)模型比理想D-P本構(gòu)模型在動(dòng)力計(jì)算中更符合實(shí)際。 2、在數(shù)值積分方法上，本文選取了相對節(jié)省機(jī)時(shí)的顯式逐步積分格式。數(shù)值算例表明：使用文獻(xiàn)[34]引用的思路推導(dǎo)的非線性逐步積分格式在應(yīng)用于二維有限

3、元計(jì)算時(shí)存在容易發(fā)生漂移、不利于與非線性增量有限元相結(jié)合等缺點(diǎn)。因此，本文結(jié)合中心差分和單邊差分推導(dǎo)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?jiǎng)澐值南鄬^細(xì)這一現(xiàn)象，應(yīng)用顯式有限元的穩(wěn)定格式c<,s>△t/△x<1計(jì)算得到在隧道區(qū)域使用的最大計(jì)算時(shí)步要比在周圍土體區(qū)域使用的最大時(shí)步小得多。本文引用了周正華[59]提出的變時(shí)