城市深层盾构隧道抗震能力分析

摘要

深层盾构隧道是未来城市地下空间开发的重要载体，其抗震能力分析是深层地下结构抗震设计的关键。然而，现有盾构隧道抗震能力分析尚未充分考虑隧道埋深及场地条件的影响，且对盾构隧道施工过程中的地层损失及拼装式隧道结构的强非线性特征鲜有研究。为此，本文基于OpenSees有限元计算平台，采用考虑接头、螺栓等细部构造的精细化盾构隧道模型，建立了可反映地层损失的土-结构分析模型，并通过开展不同埋深及场地条件下的推覆分析，提出了基于隧道整体变形与接头局部变形的2种盾构隧道抗震能力模型。分析结果表明，埋深增加会导致盾构隧道的整体及接头变形弹性极限上升，更难发生轻度损伤，如埋深由40 m增加至80 m时，C类场地中的隧道整体变形正常使用极限阈值增幅可达65%;但同时隧道延性会显著下降，更易出现重度损伤，如埋深80 m与40 m相比，C类场地中隧道整体变形防倒塌极限阈值降低了54%;且此趋势在D类场地比C类场地中更加明显，隧道整体变形正常使用极限阈值可增大252%,防倒塌极限阈值可降低84%。

关键词

深层盾构隧道 / 抗震能力 / 推覆分析 / 损伤状态 / 有限元分析

基金资助

国家自然科学基金项目(52090082,52478168)