为了解释试验现象，证明动力分析在抗震设计中的适用性，在振动台模型试验中采用了二维动力有限元分析(单一土体和土体- 隧道复合模型)。可以把试验模型的中央全截面看作平面应变状态，并作为分析的目标截面。土体和隧道分别用等参固体单元和梁柱单元来模拟。假设隧道和土体之间未发生滑动位移。为了模拟试验模型的边界条件，基础可看作刚体，土体侧面看作是自由边界。分析中应用了时程综合反应方法(TSCE1989)。在数值模型中。土体的阻尼衰减常数通过试验中测得的土体加速度谐振曲线来计算。由于隧道重量比挖去了的土体重量小得多，隧道的阻尼在分析中忽略不计。

　　从土体底面输入试验中从振动台上量测得到的加速度时程。

　　3.2 基于地震变形方法的静力分析

　　3.2.1 应用土体-隧道复合有限元模型的静力分析

　　基于地震变形方法的概念，采用了土体- 隧道复合有限元模型的二维静力分析法。在这个分析中，土体和隧道的模型制作与动力分析中的是一样的，不过只需要全测试断面的一部分;而且水平滚动支撑安在土体侧面边界上。所应用的单一土体相对位移作为地震荷载(这个相对位移可以应用上述单一土体二维动力分析和土体侧面被看作是半无限体边界的一维近似动力分析法轻易计算出来)，通过土体边界侧面结点按照静力输入。因为从设计的观点来看，隧道最大的截面应力是很明显的，故分析中只设置了当隧道顶部和底部最大位移差出现时的时间。

　　3.2.2 应用弹性梁有限元模型的静力分析

　　用梁单元估计隧道，用土体线弹性单元和正切的土体弹性单元估计土体- 隧道。分析中采用了因单一土体相对位移和剪切应变引起的地震力，上述相对位移和剪切应变可用单一土体时一维或二维动力分析来计算。单一土体的位移通过土体弹簧静态输入。同时，土体剪应变直接通过梁结点静态输入。正如上述静力的土体-隧道复合有限元分析那样，在分析只设置当隧道顶部和底部最大位移差出现时的时间。

　　4. 隧道和土体在地震动下的动力特性

　　基于振动台试验结果和试验的动力分析，所得到的隧道和土体在地震动下的动力特性如下：

　　土体加速度共振曲线和土体相对位移谐振曲线。在正弦波激振下的土体加速度和相对位移的振动。从这些数字中可以得出：土体加速度共振曲线和土体相对位移谐振曲线和振动模型变化很少或根本不变，即使是土体中修建了一个盾构隧道。而且，隧道变形和轴向应变的谐振曲线中可以看出，隧道的谐振频率与土体的加速度和相对位移谐振曲线相同。可以确认，在地震动下并不发生盾构隧道的自振，盾构隧道在动力特性上完全遵循周边土体。隧道弯曲应变波形和地面加速度波形之间的比较;隧道弯曲应变波形和土体相对位移波形之间的比较(仅以tokach-oki地震波激振、隧道二截面为例)可以看出，隧道弯曲应变波形同土体相对位移波形相比，比土体加速度波形要相似得多。因此，可以确认，盾构隧道的变形性质由其周围土体控制。

　　5. 数值分析方法的评价

　　5.1 应用土体-隧道复合有限元的模型的动力分析

　　在正弦波激振下，具有单一土体谐振频率的隧道截面应力测试和动力分析结果如。在地震力激振下，隧道截面应力的动力分析结果和试验。在正弦力和地震力激振下，上述动力分析结果与试验数据接近。二维动态有限元分析的实用性得到证实，然而，对于这种分析，输入和输出数据很多也很复杂，尤其是进行实际隧道抗震设计的时候，分析要花很长时间，所以，有必要提高分析的效率。

　　基于来自庞大结构的动力分析知识，即地震波高频成分在时程综合反应分析中只对结构的反应产生较小影响，通过降低分析频率的上限，进行了结构在地震力激振下的研究。因此，即使分析频率上限降至20HZ，分析结果，变化很少或一点儿也不变。而且，当采用20HZ上限分析频率时，分析所用的时间只是100HZ时的四分之一。

　　5.2 应用土体-隧道复合有限元之模型的静力分析

　　以单一土体的谐振频率，正弦激振下的测试情况为例，采取了应用土体- 隧道复杂有限元模型的静力分析。在分析中发现，隧道截面的分析结果与隧道刚度(EI，EA)及隧道与土体边界之间的宽度L有关。在分析中，通过改变宽度值 L和隧道结构的弹性模量E，进行了单一土体谐振频率正弦波激振下的情况研究，当隧道外直径尺寸D的一倍的时候，以这种方法为基础的截面内力分析结果与试验结果接近。而且，当采取上述情况的试验时(一倍直径)，基于此方法的最大弯矩和最大轴力相对于动力分析结果来说小于5%

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