预制节段拼装综合管廊抗震性能研究

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社会日新月异,更迭频繁,电力通信电缆等伴属物的激增使得综合管廊逐步走上市政建设的主流舞台。现浇综合管廊由于施工工艺成熟最常被采用,预制节段拼装综合管廊与之相比具有施工质量高、效率快且环境友好型等特点,渐渐引起人们的重视。但是,目前大多数的抗震研究都是基于现浇式综合管廊,对于预制节段拼装综合管廊的抗震研究较为匮乏,同时预制管廊由于接头的存在,其地震相应特点与现浇式必定存在着差异,故在地下结构抗震研究的基础上,以平潭试验区环湖路综合管廊工程为背景,采用数值模拟手段对预制节段拼装综合管廊进行抗震性能研究。本文的主要工作如下:(1)探讨了三维粘弹性边界理论,并基于Python编程语言编制了辅助程序Auto_VSB来实现弹簧阻尼系数的计算及节点地震力的转化,通过形成INP文件与ABAQUS有限元软件形成接口以实现三维粘弹性边界的自动施加,通过建立简单三维模型来验证由Auto_VSB辅助程序生成的三维粘弹性边界的鲁棒性。(2)建立基于三维粘弹性边界的预制节段拼装综合管廊精细化三维有限元模型,分别从地震动强度、地震波频谱特征、双向地震动及软弱层埋深四个方面探讨了地震响应特点,其中,地震波对预制节段管廊的影响主要集中于结构的腋角四周及顶底板,且结构在地震作用下会发生偏转,接头会产生相对错动位移。(3)探讨基于斜入射地震波下的三维粘弹性理论并建立简单三维模型进行验证,通过建立预制节段拼装综合管廊三维有限元模型,并探究其地震响应特点。结论表明:随着入射角度的改变,结构的响应会由于复杂的反射折射叠加效应而被放大,其中竖向响应放大较为明显。(4)基于横向反应位移法,建立简单梁单元模型并与二维模型及三维模型进行对比;基于纵向反应位移法,并参考埋地管道的抗震计算方式,结合Python编程语言建立预制节段拼装综合管廊土弹簧模型,并与弹塑性时程分析结果进行比较,结果分析两种方法计算结果与三维计算结果误差分别在5%和7%左右,验证了两种简易计算模型的可行性。
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