5．数值分析方法的评价

5.1应用土体-隧道复合有限元的模型的动力分析

在正弦波激振下，具有单一土体谐振频率的隧道截面应力测试和动力分析结果如。在地震力激振下，隧道截面应力的动力分析结果和试验。在正弦力和地震力激振下，上述动力分析结果与试验数据接近。二维动态有限元分析的实用性得到证实，然而，对于这种分析，输入和输出数据很多也很复杂，尤其是进行实际隧道抗震设计的时候，分析要花很长时间，所以，有必要提高分析的效率。

基于来自庞大结构的动力分析知识，即地震波高频成分在时程综合反应分析中只对结构的反应产生较小影响，通过降低分析频率的上限，进行了结构在地震力激振下的研究。因此，即使分析频率上限降至20HZ，分析结果，变化很少或一点儿也不变。而且，当采用20HZ上限分析频率时，分析所用的时间只是100HZ时的四分之一。

5.2应用土体-隧道复合有限元之模型的静力分析

以单一土体的谐振频率，正弦激振下的测试情况为例，采取了应用土体-隧道复杂有限元模型的静力分析。在分析中发现，隧道截面的分析结果与隧道刚度（EI，EA）及隧道与土体边界之间的宽度L有关。在分析中，通过改变宽度值L和隧道结构的弹性模量E，进行了单一土体谐振频率正弦波激振下的情况研究，当隧道外直径尺寸D的一倍的时候，以这种方法为基础的截面内力分析结果与试验结果接近。而且，当采取上述情况的试验时（一倍直径），基于此方法的最大弯矩和最大轴力相对于动力分析结果来说小于5%。可以确认，当l是隧道外直径尺寸一倍时，隧道截面内力分析结果几乎与隧道刚度不相关。土体-隧道复合有限元模型的静力分析作为一种抗震设计方法，其有效性得到证实。应注意，在这个模型中，土体基础看作是一个固定的边界。因此，如果土体底部情况与本研究的原型不同，推荐的分析模型应该做响应的修正。

5.3梁-弹簧模型静力分析

以在正弦波激振具有谐振频率的测试情况为例，运用了梁-弹簧模型的静力分析。隧道截面内力分析结果，可以看出，应用这种分析方法的分析经过与试验经过一致，基于土体位移的截面内力比例与基于土体剪应变的值大致相同，作为一种抗震设计方法，梁-弹簧模型静力分析的有效性得到证实，因为这种方法与隧道刚度和土体边界无关，所以此方法可以直接用于任何形式的土体情况。

6．结论

从本研究中得到的结论如下：

   即使修建了盾构隧道，其周围土体的动力特性也基本不变，在地震动下，盾构隧道变形受周边土体的限制，从这些结果中可以证实，静力变形方法适用于盾构隧道横向抗震设计。二维动力分析的适用性得到证实，尤其是在获取土体、隧道动力特性上，这种分析方法效果显著。然而，作为一种抗震设计方法，有必要改进分析效率。

对于应用土体-隧道复合有限元模型静力分析，当是一倍隧道外直径宽度时，与本研究相似的土体情况时，这个方法可建议用做盾构隧道横向抗震设计的一种方法。对于应用梁-弹簧静力分析模型，因为这种方法与隧道刚度无关，可以作为盾构隧道横向抗震设计方法，而直接应用于任何土体情况。 

最后，在本次研究中，所有的振动台试验和数值分析都是在弹性范围内进行的，隧道和土体之间没有发生滑移。因此，在低水平的地震动下，所推荐的这两种静力分析方法可直接用于盾构隧道横截面抗震设计。然而，即使在相对较高水平的地震动下，考虑土体-隧道之间接触条件和土体非线弹性，所推荐的静力分析方法也可应用。

上一页  [1] [2]