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在建的钱江隧道过江段采用盾构法施工,隧道直径15.0m,是目前世界上最大的盾构法隧道.本文介绍了钱江隧道工程的场地地震效应条件,采用动力时程有限元分析法计算了钱江隧道盾构段结构横断面方向、纵断面方向及联络横通道的地震响应,分析了地震时盾构隧道衬砌结构的内力及变形特点,根据计算分析的结果采取了相应的抗震设计措施.
(1)盾构隧道纵向抗震分析表明无论在剪切波作用下还是在压缩波作用下,盾构隧道结构变位均受地层强制变位的影响。在不同时刻,隧道与地层的变位曲线基本一致,但是由于隧道与地层之间相对位移的存在,使得隧道变位值略小于地层位移。盾构隧道设计应注意环缝形式、连接螺栓、弹性密封垫等的抗震构造措施。
(2)联络结构受到横向地震波激振时,主隧道与联络通道结合处下部、盾构隧道顶部和底部是抗震薄弱部位,应力较大;当受到纵向地震波激振时,结合部位联络通道截面两侧的盾构隧道局部和盾构隧道远离通道的一侧且与结合部正对部位是抗震薄弱区域。就联络通道而言,不管是横向还是纵向地震波激振,结合部位的顶部都是抗震最薄弱的部位,其次是联络通道两侧。结合部联络通道部位一般受到较大拉应力可能超过混凝土的轴心抗拉强度标准值,如果采用刚性连接,则该位置很可能会发生破坏。因此设计必须为柔性连接,以改善受力。
(3)仅从盾构隧道的抗震性能来看,无论联络通道与盾构隧道连接处采用刚性连接还是柔性连接,设置联络横通道降低了隧道的整体抗震性能,成为盾构隧道抗震的薄弱点。因此建议大直径盾构隧道使用滑梯与楼梯和纵向疏散通道相结合的综合疏散救援方式能满足疏散救援的要求下,尽量不设置降低盾构隧道整体抗震性能的联络横通道。