讥岩土工程与地下工程卞
杨万理，宁杰钧，杨通，秦军武
（西南交通大学土木工程学院，四川成都610031）
【摘要】文章对国内外对地震作用下沉管隧道的研究方法发展进行了综述，总结了国内学者分别在不同工程背景下，针对一些特殊工况下开展的地震响应研究，其中包括数值模拟与模型试验，并通过这些文献研究的成果对未来的研究方向提出了展望。 数字增长背后的高质量发展密码
【关键词】沉管隧道；抗震；研究方法；地震响应
【中图分类号】U452.2+8
沉管隧道即为用沉管法修建的水底隧道，自1910年世界上首座沉管隧道一美国底特律水底铁路隧道修成以来，沉管隧道已有百余年的发展历史。与桥梁结构相比，沉管隧道以其不影响水面船只正常航行、受气候因素影响较小、抗震性能较好等特点，在大型越江、跨海工程中得到了广泛应用。20世纪90年代前，日本学者认为地震引起隧道的振动是和大地同步的，因此隧道能承受地震引起的振动，能保证隧道正硅酸乙酯
交通的安全。但在1995年日本阪神大地震发生之后，当地的地铁隧道发生严重的破坏，这种严重的破坏当时在日本属于首次，推翻了日本专家认为隧道结构抗震能力强、安全的定论⑷。我国地属地震高发区，地震的频发同样从不同程度上造成了隧道结构的损坏，沉管隧道的抗震研究越来越引起重视。本文总结了大量国内关于沉管隧道抗震研究的文献资料，并通过这些文献研究的成果对下_步的研究进行展望。1研究方法进展
针对沉管隧道所开展的抗震研究一般可分为两类一模型试验与数值模拟，模型试验往往需要投入大量人力物力，试验进行的周期较长，且在地震波输入方式、相似理论设计、模型箱设计等存在的问题还未能到有效的解决方法［2］o关于数值模拟理论基础的研究已比较透彻，能够有效地模拟沉管隧道在各种工况下受到地震波的作用，操作简便，结果也较为接近实际的数据。
1.1数值分析方法的研究进展
目前，常见的用于沉管隧道抗震分析的计算方法主要有：反应位移法.BART法、质点-弹簧法、动力有限元法等。反应位移法是由日本学者于20世纪70年代提出的，较早应用于日本规范中，该方法首先需要计算地震作用下地基土体的位移，并将此位移作为地震荷载作用到采用地基梁来模拟隧道结构上，充分考虑了地下结构地震作用的反应特点，能较为真实反映其受力特性。BART法是用于美国旧金山市海湾快速轨道运输系统（BRAT）的抗震设计方法，该方法主要是以已知的地震波动为基础求出其网络服务提供商
地震参数，并根据地基土参数和隧道结构自身的冈慷，求出其地震作用下的振幅与波长，从而求出隧道结构的地震响应⑶，但该方法只能求出某种特定的地震波作用下的地震响应，局限性较大。日本学者【文献标志码】A
对其缺点作出改进，提出了质点-弹簧法，充分考虑了轴向地基不均匀性而导致地震波特性发生改变的情况，将土体-隧道结构简化成一系列沿纵向划分的质点-弹簧模型，以振动理论为基础求解其地震作用下的响应，该方法的计算精度较高，直到近代以来仍有许多沉管隧道工程是以这种方法来进行计算的，但此方法无法真实模拟管节及节段接头动力特性。动力有限元法则是将整体的隧道结构划分成有限元单元网格，合理考虑边界条件后，输入地震波进行动力响应分析⑷，精度较高，能较好模拟实际的工程情况，但往往计算量比较大，然而随着计算机技术的不断发展和有限元软件功能的日益强大，此方法已逐渐成为沉管隧道抗震分析的主流方法。
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国内许多学者同样对抗震分析方法研究的发展作出了很大的贡献。韩大建等基于质点-弹簧模型提出了时程响应法与行波法的抗震分析方法，并分别对广州珠江水下隧道进行了实例计算。严松宏⑺在日本学者所提出的沉管隧道数学模型的基础上进行了改进，提出隧道整体地震反应的离散化分析方法，并以此为基础建立了南京长江沉管隧道的离散化分析模型，针对沉管隧道接头的力学性能进行了分析［8］o高峰等［9］采用三维有限元模型分析南京长江沉管隧道管段和接头处的应力响应，以粘-弹性人工边界来模拟地基的无限性，运用Newmark隐式时间积分方法计算了各个工况下沉管隧道的地震反
应。刘晶波等皿）针对工程中运用反应位移法的一些问题，提出了采用土-结构相互作用模型进行分析的整体式反应位移法，采用此方法对阪神地震中遭到严重破坏的大开地铁车站为背景进行抗震计算分析，并与动力时程法、传统反应位移法所求得的结果进行对比分析，验证了其可行性。血神经>sab
1.2模型试验的研究进展
国内针对沉管隧道抗震开展的模型试验研究起步较晚,
［定稿日期J2019-07-21
［作者简介］杨万理（1979-），男，博士，副教授，从事结构水动力、结构抗震研究；宁杰钧（1996-），男，硕士，主要从事隧道地震响应研究。
142四川建筑第40卷2期2020.04
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