地下结构抗震--西南交大第六章--地震力

1、第一节 计算假定 一、 当地震发生时，建筑物受到一种惯性力的作用，这种由地震引起的惯性力称为地震力。建筑物在抗震验算时，一般只计算水平地震力的作用。对隧道的水平地震力应考虑以下两种情况： 1水平地震力的方向横交隧道纵轴，隧道洞口、浅埋、偏压地段及明洞应考虑此种地震力的作用，并以不利于结构受力为原则选取地震力的作用方向。 2水平地震力的方向沿隧道纵轴，仅在洞门及洞口一个环节衬砌考虑此种地震力的作用。 地震力的作用系短暂的、偶然性的，按特殊荷载考虑。 二、地震力作用引起的荷载 1水平地震力 (1)衬砌自重的水平地震力 为简化计算，拱圈自重水平地震力视为沿衬砌高度均匀分布。边墙部分视其形状而定，若断

2、面变化不大，可按全墙高度均匀分布；若变化较大，则可按梯形或台阶形分布。作用点在结构质心处。 (2)洞顶土柱的水平地震力 a.洞口、浅埋或傍山偏压地段应按洞顶地层柱质量计算，作用点在土柱质心处。 b.明洞顶部填土水平地震力，作用点在填土质心处。 2侧向土压力增量 (1)隧道两侧侧向土压力增量均按g-计算(g为计算摩擦角)，作用方向均为地震波传播方向。 (2)明洞侧向土压力增量以地震波从最不利方向传来进行计算，一般内侧(即山侧)按g-计算，外侧(即河侧)按g+计算。 3地震作用下围岩弹性抗力 弹性抗力的计算假定和计算方法与非地震区相同。抗力作用范围宜根据荷载作用与衬砌的变形经计算确定。为简化计，抗

3、力作用方向可假定为水平方向，计算时不考虑衬砌与围岩间的粘结作用。 4地震时坍塌及落石冲击力 洞顶填土同拱形明洞中的有关要求。靠山侧设计填土坡度可适当放陡，设计填土坡与实际填土坡之差作为地震时坍塌储备。一般情况下可不考虑落石的冲击力，如需检算冲击力时，只计洞顶实际填土重力(不包括坍方堆积土石重力)。落石冲击力的计算，可通过现场量测或有关计算验证。第二节 地震力分类及计算 一、衬砌自重水平地震力(F1) 1曲墙式衬砌式中 F1衬砌水平地震力，kNm； mi衬砌质量的一半，t。 H衬砌总高度，m。 c、Kh、gn意义同前。 2直墙式衬砌及明洞 二、洞顶土柱水平地震力与侧压力增量 1傍山偏压隧道 (1

4、)垂直土压力 偏压分布图形与地面坡致。 (2)水平地震力，作用于计算土柱质心。 (3)侧压力增量 2一般浅埋隧道洞顶地面平缓，用0以及Hvh1h2，代入前几式，即可得到各项土压力计算数据。 3按F1、F2及e计算的衬砌结构内力，与非地震时衬砌结构内力叠加，即为地震时的衬砌结构内力。 4明洞洞顶填土水平地震力F2=cKhmign计算，式中mi为分块衬砌上的填土质量。 三、围岩弹性抗力 地震作用下围岩弹性抗力的计算与非地震时相同。 四、纵向水平地震力 取洞口一个环节衬砌来计算，在衬砌任一截面内的弯矩可采用下述两个简图所确定的弯矩之和。 1. 水平梁 两端固定，跨长等于衬砌的跨度，全长负有均布的地震荷载F3。式中 mi计算土柱质量， t； l 洞口一个环节衬砌长度，m； 其它符号意义同前。 2竖向梁 一端固定，梁跨长等于衬砌的高度，负有相当于半个跨度衬砌的地震力所产生的均布荷载F4，而在自由