陳小龍 易領(lǐng)兵 李帥兵 呂兆龍

摘 要：為研究鄭州地區(qū)地鐵區(qū)間抗震問題，本文以鄭州市地鐵2號線建設西路站～西站街站區(qū)間區(qū)間隧道工程為背景，用MIDAS-GTS有限元軟件對區(qū)間隧道在靜力、設防烈度地震及罕遇地震工況下進行有限元分析，研究區(qū)間隧道內(nèi)力計算結(jié)果，分析區(qū)間隧道變形及地層變形特征。

關(guān)鍵詞：區(qū)間隧道；midas-GTS；抗震；隧道內(nèi)力；隧道變形；地層變形

中圖分類號：U455.43；U231.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）17-0096-03

Seismic Calculation and Analysis of Shield Interval of

Zhengzhou Metro Line 2

CHEN Xiaolong1 YI Lingbing2 LI Shuaibing3 LYU Zhaolong3

Abstract： In order to study the earthquake resistance of subway in Zhengzhou area， this paper took the section tunnel project of the west railway station to Xi Zhan Street Station of Zhengzhou Metro Line 2 as the background. The finite element analysis of the interval tunnel under static， fortified earthquake and rare earthquake was carried out with MIDAS-GTS finite element software， and the internal force calculation junction of the tunnel was studied. The characteristics of tunnel deformation and stratum deformation were analyzed.

Keywords： interval tunnel；midas GTS；earthquake；tunnel internal force；tunnel deformation；strata deformation

1 建設西路站～西站街站區(qū)間工程概況

本段區(qū)間南北走向，南至建設西路站，北至西站街站，基本延桐柏北路延伸，途徑棉紡西路，下穿隴海鐵路、宏遠馨苑小區(qū)、鄭州紡織品大世界棉布床品市場等建筑物。本區(qū)間里程范圍為右CK38+906.425～右CK00+071.400（左CK38+906.425～左CK00+071.400）。本區(qū)間正線隧道采用盾構(gòu)法施工。

盾構(gòu)管片構(gòu)造形式如下。管片內(nèi)徑：5.5m；管片厚度：0.35m；管片外徑：6.2m；管片寬度：1.5m；楔形量：40mm（雙面楔形）；分塊數(shù)：6塊。

2 區(qū)間抗震計算

2.1 計算參數(shù)選取

典型抗震不利計算斷面里程取覆土最淺斷面[1-4]，對應里程為左CK40+220.000，此處隧道埋深13m。其地層動參數(shù)見表1。

2.2 盾構(gòu)隧道橫斷面抗震計算

盾構(gòu)隧道橫斷面抗震計算結(jié)果包括一維地層反應計算結(jié)果、地震反應結(jié)構(gòu)強度驗算和地震反應結(jié)構(gòu)變形結(jié)果。

2.2.1 地震反應結(jié)構(gòu)強度驗算。一維土層地震反應分析得到土層相對位移、結(jié)構(gòu)與周圍土層剪力，同時結(jié)合結(jié)構(gòu)慣性力，進行地震耦合工況下的結(jié)構(gòu)計算。

靜力計算、設防烈度地震、罕遇地震工況下的計算結(jié)果如圖1至圖9所示。地震反應結(jié)構(gòu)計算結(jié)果見表2。

經(jīng)地層地震反應計算、隧道結(jié)構(gòu)抗震分析和計算和抗震性能驗算，同時考慮承載力抗震調(diào)整系數(shù)為0.8，設防烈度地震工況下區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)能滿足強度要求，即區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)總體滿足抗震設防性能要求，抗震設計的重點是加強構(gòu)造措施。

2.2.2 地震反應結(jié)構(gòu)變形結(jié)果。在所取的典型斷面，設防烈度地震工況隧道所在地層相對變形約為5mm，罕遇地震工況隧道所在地層相對變形約為8mm，而高烈度地震時地下結(jié)構(gòu)變形受周圍地層控制，因此地下結(jié)構(gòu)的變形與周圍地層的響應基本一致，由此可得出地震工況下隧道結(jié)構(gòu)最大相對變形為8mm。同時，對地震作用下隧道縱縫張開量進行驗算，設防烈度地震工況下接縫張開量最大為2.2mm，罕遇地震工況下接縫最大張開量為3.0mm。由于隧道接縫防水標準為“管片接縫張開量為8mm、接縫錯位15mm、水壓力1.5MPa作用下不滲漏”，故地震作用下管片接縫張開量滿足防水要求。

3 結(jié)論

本文通過對盾構(gòu)區(qū)間抗震進行數(shù)值計算，研究了盾構(gòu)隧道在靜力、設防烈度地震及罕遇地震工況下的計算內(nèi)力，并分析了地層變形及隧道變形問題，得出如下結(jié)論：設防烈度地震工況和罕遇地震工況下結(jié)構(gòu)變形量滿足變形限制要求和防水要求，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)總體滿足抗震設防性能要求。

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