盾構(gòu)法隧道抗震安全設(shè)計(jì)課件

盾構(gòu)法隧道抗震安全性設(shè)計(jì)匯報(bào)人：***2017年11月16日盾構(gòu)法隧道抗震安全性設(shè)計(jì)匯報(bào)人：***內(nèi)容提綱盾構(gòu)法隧道在地震中的破壞一相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定二研究現(xiàn)狀三抗震措施四工作計(jì)劃及預(yù)期成果五內(nèi)容提綱盾構(gòu)法隧道在地震中的破壞一相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定二研究現(xiàn)狀盾構(gòu)法隧道在地震中的破壞1976年，唐山大地震中，剛剛建成的天津地鐵經(jīng)受住了地震的考驗(yàn)，僅在施工縫部位發(fā)生施工面層局部脫落或裂縫的跡象。

1985年，墨西哥發(fā)生里氏8.1級(jí)地震，距震源350km的墨西哥城下水道盾構(gòu)隧道受到損壞，工作井與隧道連接處管片發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，環(huán)間螺栓被剪斷，拱頂軸向發(fā)生連續(xù)裂縫破壞。

1995年，日本阪神發(fā)生里氏7.2級(jí)地震，數(shù)條排污盾構(gòu)隧道豎井與盾構(gòu)連接處由于結(jié)構(gòu)剛性的差異發(fā)生接頭結(jié)構(gòu)錯(cuò)位，引起管片、接頭破壞，發(fā)生了嚴(yán)重漏水事故。Reference:天津市抗震辦公室等.唐山大地震天津市市政工程災(zāi)害.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社,1984.何偉.盾構(gòu)隧道的抗震研究方法與措施[A]..2012年中鐵隧道集團(tuán)低碳環(huán)保優(yōu)質(zhì)工程修建技術(shù)專題交流會(huì)論文集[C].:,2012:6.盾構(gòu)法隧道在地震中的破壞1976年，唐山大地震相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》——住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局地震荷載計(jì)算方法盾構(gòu)法隧道相關(guān)規(guī)定抗震措施規(guī)定橫向反應(yīng)位移法7.1.1抗震性驗(yàn)算中圓形斷面結(jié)構(gòu)應(yīng)采用直徑變形率作為驗(yàn)算指標(biāo)，地震作用產(chǎn)生的直徑變形率應(yīng)小于規(guī)定的限值。10.5.6盾構(gòu)隧道與車站連接處、聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)、土層參數(shù)急劇變化處等，應(yīng)設(shè)置變形縫；襯砌管片環(huán)間宜采用螺栓等抗拉構(gòu)件進(jìn)行連接。反應(yīng)加速度法縱向反應(yīng)位移法Reference:川島一彥.地下構(gòu)筑物的耐震設(shè)計(jì)[M].日本:鹿島出版會(huì),1994.相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》地震荷載計(jì)算《地下鐵道建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》——上海市城鄉(xiāng)建設(shè)與交通委員會(huì)、同濟(jì)大學(xué)條件地震荷載計(jì)算方法盾構(gòu)法隧道相關(guān)規(guī)定抗震措施規(guī)定均勻地層、規(guī)則斷面反應(yīng)位移法-7.2.1計(jì)算單元可沿縱向取相鄰管片的中—中。7.2.3采用等代地震荷載加速度法7.3.2盾構(gòu)隧道徑向變形的最大值應(yīng)不超過(guò)按滿足接縫防水材料使用要求確定的允許值。7.3.3地震時(shí)易發(fā)生液化、突沉的地段，可按設(shè)計(jì)配置較大膨脹倍率的橡膠墊。7.3.6管片宜錯(cuò)縫拼裝，并加深接頭榫槽深度，以增強(qiáng)縱向整體性。矩形斷面車站或區(qū)間隧道等代地震荷載法加速度法慣性力法設(shè)防烈度下時(shí)程分析法彈性時(shí)程分析法罕遇地震下彈塑性時(shí)程分析法相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定《地下鐵道建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》條件地震荷載計(jì)算方法盾構(gòu)法隧《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）——住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定條件計(jì)算方法位置盾構(gòu)法隧道相關(guān)規(guī)定抗震措施規(guī)定土質(zhì)地層反應(yīng)位移法I（內(nèi)力簡(jiǎn)化公式）均質(zhì)地層8.2.3計(jì)算模型選擇8.3.4地震作用8.2.5抗震驗(yàn)算8.3.2不得使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響使用的差異沉降，同時(shí)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)防水要求。8.3.3可采用減小管片環(huán)幅寬、加長(zhǎng)螺栓長(zhǎng)度、加厚彈性墊圈、局部選用鋼管片或可撓性管片環(huán)等措施提高隧道結(jié)構(gòu)適應(yīng)地層變形的能力。8.3.4可采用如管片壁后注入低剪切剛度注漿材料等措施，在隧道與地層之間設(shè)置隔震層以減少地層傳遞至結(jié)構(gòu)的地震能量。8.3.5盾構(gòu)隧道應(yīng)避免穿越斷層破碎帶、地裂縫等不良地質(zhì)區(qū)域。8.3.6盾構(gòu)隧道應(yīng)避免穿越可能發(fā)生液化的地層。結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施可在盾構(gòu)隧道環(huán)縫面設(shè)置凹凸榫槽、隧道局部或全長(zhǎng)進(jìn)行二次襯砌等。反應(yīng)位移法II水平/復(fù)雜成層粘彈性時(shí)程分析法軟土/軟硬交錯(cuò)層彈塑性時(shí)程分析法含飽和砂土或粉土層巖質(zhì)地層反應(yīng)位移法III（修正靜力法）均質(zhì)或較均勻精細(xì)化設(shè)計(jì)粘彈性時(shí)程分析法盾構(gòu)隧道與橫通道、工作井、通風(fēng)井等結(jié)構(gòu)連接部位彈塑性時(shí)程分析法《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿）相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定條件計(jì)計(jì)算模型管片模擬接頭模擬完全剛度均質(zhì)圓環(huán)管環(huán)為等剛度管環(huán)完全忽略接頭的影響等效剛度均質(zhì)圓環(huán)等效考慮接頭彎曲剛度的降低引起的管環(huán)彎曲剛度的降低等效考慮接頭影響多鉸圓環(huán)管片考慮為無(wú)折減的完全剛度環(huán)向接頭為鉸接處理，不考慮縱向接頭梁—彈簧模型管片用梁模擬，用地基彈簧模擬結(jié)構(gòu)與周圍土體的相互作用環(huán)向接頭模擬為旋轉(zhuǎn)彈簧，縱向接頭模擬為剪切彈簧殼—彈簧模型管片用三維殼單元模擬，用地基彈簧模擬結(jié)構(gòu)與周圍土體的相互作用接頭采用同樣的彈簧模擬相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定計(jì)算模型對(duì)比計(jì)算模型管片模擬接頭模擬完全剛度均質(zhì)圓環(huán)管環(huán)為等剛度管環(huán)完全THANKYOUSUCCESS2023/8/158可編輯THANKYOUSUCCESS2023/8/48可8研究現(xiàn)狀研究團(tuán)隊(duì)（排名不分先后）小泉淳早稻田大學(xué)何川西南交通大學(xué)黃茂松同濟(jì)大學(xué)杜俢力北京工業(yè)大學(xué)劉晶波清華大學(xué)研究現(xiàn)狀研究團(tuán)隊(duì)（排名不分先后）小泉淳何川黃茂松杜俢力小泉淳何川Reference:何川.シールドトンネル縦斷方向の地震時(shí)挙動(dòng)に関する研究[博士學(xué)位論文][D].東京：早稲田大學(xué)，1999.

何川,耿萍,晏啟祥.Ⅳ級(jí)圍巖鐵路隧道抗震計(jì)算上覆土柱合理計(jì)算高度[J].土木工程學(xué)報(bào),2013,46(05):144-150.研究現(xiàn)狀《盾構(gòu)隧道的抗震研究及算例》梁—彈簧模型、殼—彈簧模型通過(guò)盾構(gòu)隧道振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)和動(dòng)力分析顯示的天然地層和含隧道地層以及襯砌結(jié)構(gòu)在相應(yīng)高程的加速度和相對(duì)位移曲線，發(fā)現(xiàn)隧道的加入對(duì)地層的動(dòng)力響應(yīng)影響較小，而襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)很大程度上依賴于地層的動(dòng)力響應(yīng)。在隧道埋深較大時(shí)，地震系數(shù)法由于夸大了隧道上覆土柱地震慣性力的影響，與實(shí)際工程和震害現(xiàn)象嚴(yán)重不符。分別采用地震系數(shù)法﹑反應(yīng)位移法和時(shí)程分析法，對(duì)不同跨度的洞室進(jìn)行抗震計(jì)算，最終得出地震系數(shù)法的上覆土柱合理計(jì)算高度。小泉淳何川Reference:何川.シールドトンネル黃茂松通過(guò)離心試驗(yàn)的應(yīng)變測(cè)量，對(duì)比隧道在靜力和動(dòng)力荷載作用下受力狀態(tài)，研究表明，隧道和地基土的地震響應(yīng)與地震強(qiáng)度和邊界條件密切相關(guān)，隧道地震響應(yīng)特征與靜力狀態(tài)存在明顯差異。Reference:黃茂松,曹杰.隧道地震響應(yīng)簡(jiǎn)化分析與動(dòng)力離心試驗(yàn)驗(yàn)證[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2010,29(02):271-280.杜修力.地下結(jié)構(gòu)抗震簡(jiǎn)化分析方法發(fā)展及應(yīng)用[A].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì).中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì):,2016:18.

劉晶波,王文暉,趙冬冬,張小波.復(fù)雜斷面地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的整體式反應(yīng)位移法[J].土木工程學(xué)報(bào),2014,47(01):134-142.

杜俢力提出了一種考慮上覆土體豎向慣性效應(yīng)的慣性力—位移法。工程實(shí)例分析結(jié)果表明該方法克服了傳統(tǒng)方法不能給出中柱軸力的缺陷外,其他反應(yīng)量的計(jì)算精度也與之基本相當(dāng)。劉晶波借鑒反應(yīng)位移法基本原理的基礎(chǔ)上，提出一種適用于復(fù)雜斷面地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的整體式反應(yīng)位移法，采用土-結(jié)構(gòu)相互作用模型來(lái)直接反映土體與結(jié)構(gòu)間的相互作用，避免了引入地基彈簧帶來(lái)的計(jì)算量和計(jì)算誤差。黃茂松通過(guò)離心試驗(yàn)的應(yīng)變測(cè)量，對(duì)比隧道在靜力和動(dòng)力荷載作用下抗震措施抗震措施地基加固，降低周圍地基變形Reference:孔戈.盾構(gòu)隧道地震響應(yīng)分析及抗減震措施研究[D].同濟(jì)大學(xué),2007.

趙武勝,陳衛(wèi)忠,譚賢君,黃勝.高性能泡沫混凝土隧道隔震材料研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2013,35(08):1544-1552.

減小地基與結(jié)構(gòu)之間的相互作用減震層減震器減小結(jié)構(gòu)剛度，增加變形能力減小管片厚度減小管片橫向接