不同方向地震波作用下單艙管廊抗震性能分析★

辛全明 尹志偉

(中國建筑東北設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006)

地下管廊是修建于地下，用于鋪設(shè)公用管線的地下構(gòu)筑物。地下管廊根據(jù)其所容納的管線等級和數(shù)量的不同，其性質(zhì)及結(jié)構(gòu)有所不同，大致可分為干線管廊、支線管廊、纜線管廊等形式。目前看來地下管廊已經(jīng)表現(xiàn)出很多優(yōu)點，是城市現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢[1]。

地下結(jié)構(gòu)歷來被人們認(rèn)為比地上結(jié)構(gòu)具有更好的抗震性能，但在1955年日本阪神地震中各類地下結(jié)構(gòu)遭到了不同嚴(yán)重破壞，這充分說明地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是不能忽視的，地下管廊作為“生命線”工程，其抗震設(shè)計更應(yīng)該引起人們的重視[2-4]。

因為地下管廊設(shè)計規(guī)范較少，本文參考地鐵區(qū)間隧道的抗震設(shè)計方法，根據(jù)GB 50909—2014城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，采用時程分析法對砂土地區(qū)單艙管廊結(jié)構(gòu)進行橫向、豎向、縱向抗震計算，分析了在三種不同地震波輸入下單艙管廊的受力響應(yīng)特征。

1 數(shù)值計算模型的建立

1.1 土層參數(shù)選取

土層參數(shù)見表1。由表1可以看出，該場地土層主要為由中粗砂、礫砂組成的砂性土。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

1.2 計算模型建立

計算模型邊界四周采用自由場邊界，來模擬無限遠土體，模型底部固定，采用不同方向的地震波輸入來計算模型(見圖1)。

2 結(jié)果分析

圖2,圖3分別為單艙管廊結(jié)構(gòu)在僅考慮橫向地震波、僅考慮豎向地震波和僅考慮縱向地震波下的X方向、Y方向應(yīng)力云圖。

通過圖2可以看出其X方向的應(yīng)力主要由橫向地震波控制，與橫向地震波相比，豎向地震波和縱向地震波對結(jié)構(gòu)X方向應(yīng)力產(chǎn)生影響較小。同時還可以看出，不同方向地震波作用下，結(jié)構(gòu)角點處應(yīng)力值較大，易發(fā)生破壞。

通過圖3可以看出其Y方向的應(yīng)力仍然主要由橫向地震波控制，縱向地震波和豎向地震波對結(jié)構(gòu)Y方向應(yīng)力產(chǎn)生影響較小。

3 結(jié)語

本文利用有限元軟件Midas對砂土地區(qū)單艙管廊結(jié)構(gòu)進行抗震性能分析，得到以下結(jié)論：

1)對砂土地區(qū)單艙管廊影響較大的地震波是橫向地震波，縱向地震波和豎向地震波對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力反應(yīng)較小。

2)單艙管廊結(jié)構(gòu)在地震波作用下，在結(jié)構(gòu)角點處會產(chǎn)生較大應(yīng)力值，容易發(fā)生破壞，因此在設(shè)計中需要重點保護。

參考文獻:

[1] DGJ 08—2017—2014，綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 王國波，王 敏，覃 程，等.對反應(yīng)位移法中幾個關(guān)鍵問題的探討[J].地下空間與工程學(xué)報，2014，10(6):1367-1386.

[3] 楊 靖，高 悅，燕 勛.綜合管廊的縱向抗震計算——反應(yīng)位移法[J].工業(yè)建筑，2013，43(sup):559-561.

[4] 耿 萍，張 景，何 川，等.隧道橫斷面反應(yīng)位移法基本原理及其應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2013，32(S2):3478-3485.