近断层脉冲型地震动作用下沉管隧道地震易损性分析

摘要

海底沉管隧道作为连接沿海城市群的重要交通基础设施，其抗震设防具有重要的工程意义。以港珠澳大桥海底沉管隧道（两孔一管廊结构形式）为研究对象，基于开源数值计算平台OpenSees，建立沉管隧道-土层体系二维有限元模型。依据隧道所在场地条件，确定各土层的物理力学参数，并选取3类典型地震动作为输入。选取沉管隧道孔洞相对变形率、层间位移角及隧道横向倾角作为抗震性能损伤指标（DM）；基于概率地震需求模型确定对应的地震动强度指标（IM）；最后，采用增量动力分析（IDA）方法，构建沉管隧道结构的地震易损性曲线。研究结果表明：（1）对于所选取的损伤指标，地震动峰值速度（PGV）为最优地震动强度指标；（2）由易损性曲线可知，相对变形率对应的损伤概率最大，层间位移角与横向倾角的损伤概率较为接近；（3）沉管隧道结构在近断层脉冲型（NFP）地震动作用下破坏最为严重，近断层无脉冲型（NFNP）地震动次之，远场（FF）地震动作用下破坏程度最轻。

关键词

沉管隧道 / 近断层脉冲型地震动 / 地震易损性 / 增量动力分析