鄭州市地鐵2號線盾構區間抗震計算分析

陳小龍 易領兵 李帥兵 呂兆龍

摘 要：為研究鄭州地區地鐵區間抗震問題，本文以鄭州市地鐵2號線建設西路站～西站街站區間區間隧道工程為背景，用MIDAS-GTS有限元軟件對區間隧道在靜力、設防烈度地震及罕遇地震工況下進行有限元分析，研究區間隧道內力計算結果，分析區間隧道變形及地層變形特征。

關鍵詞：區間隧道；midas-GTS；抗震；隧道內力；隧道變形；地層變形

中圖分類號：U455.43；U231.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）17-0096-03

Seismic Calculation and Analysis of Shield Interval of

Zhengzhou Metro Line 2

CHEN Xiaolong1 YI Lingbing2 LI Shuaibing3 LYU Zhaolong3

Abstract： In order to study the earthquake resistance of subway in Zhengzhou area， this paper took the section tunnel project of the west railway station to Xi Zhan Street Station of Zhengzhou Metro Line 2 as the background. The finite element analysis of the interval tunnel under static， fortified earthquake and rare earthquake was carried out with MIDAS-GTS finite element software， and the internal force calculation junction of the tunnel was studied. The characteristics of tunnel deformation and stratum deformation were analyzed.

Keywords： interval tunnel；midas GTS；earthquake；tunnel internal force；tunnel deformation；strata deformation

1 建設西路站～西站街站區間工程概況

本段區間南北走向，南至建設西路站，北至西站街站，基本延桐柏北路延伸，途徑棉紡西路，下穿隴海鐵路、宏遠馨苑小區、鄭州紡織品大世界棉布床品市場等建筑物。本區間里程范圍為右CK38+906.425～右CK00+071.400（左CK38+906.425～左CK00+071.400）。本區間正線隧道采用盾構法施工。

盾構管片構造形式如下。管片內徑：5.5m；管片厚度：0.35m；管片外徑：6.2m；管片寬度：1.5m；楔形量：40mm（雙面楔形）；分塊數：6塊。

2 區間抗震計算

2.1 計算參數選取

典型抗震不利計算斷面里程取覆土最淺斷面[1-4]，對應里程為左CK40+220.000，此處隧道埋深13m。其地層動參數見表1。

2.2 盾構隧道橫斷面抗震計算

盾構隧道橫斷面抗震計算結果包括一維地層反應計算結果、地震反應結構強度驗算和地震反應結構變形結果。

2.2.1 地震反應結構強度驗算。一維土層地震反應分析得到土層相對位移、結構與周圍土層剪力，同時結合結構慣性力，進行地震耦合工況下的結構計算。

靜力計算、設防烈度地震、罕遇地震工況下的計算結果如圖1至圖9所示。地震反應結構計算結果見表2。

經地層地震反應計算、隧道結構抗震分析和計算和抗震性能驗算，同時考慮承載力抗震調整系數為0.8，設防烈度地震工況下區間隧道結構能滿足強度要求，即區間隧道結構總體滿足抗震設防性能要求，抗震設計的重點是加強構造措施。

2.2.2 地震反應結構變形結果。在所取的典型斷面，設防烈度地震工況隧道所在地層相對變形約為5mm，罕遇地震工況隧道所在地層相對變形約為8mm，而高烈度地震時地下結構變形受周圍地層控制，因此地下結構的變形與周圍地層的響應基本一致，由此可得出地震工況下隧道結構最大相對變形為8mm。同時，對地震作用下隧道縱縫張開量進行驗算，設防烈度地震工況下接縫張開量最大為2.2mm，罕遇地震工況下接縫最大張開量為3.0mm。由于隧道接縫防水標準為“管片接縫張開量為8mm、接縫錯位15mm、水壓力1.5MPa作用下不滲漏”，故地震作用下管片接縫張開量滿足防水要求。

3 結論

本文通過對盾構區間抗震進行數值計算，研究了盾構隧道在靜力、設防烈度地震及罕遇地震工況下的計算內力，并分析了地層變形及隧道變形問題，得出如下結論：設防烈度地震工況和罕遇地震工況下結構變形量滿足變形限制要求和防水要求，區間隧道結構總體滿足抗震設防性能要求。

參考文獻：

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