深埋公路隧道在双向地震动作用下的最大动力反应分析①

孙 文，梁庆国，安亚芳，欧尔峰

（1．甘肃省道路桥梁与地下工程重点实验室 甘肃 兰州 730070；2．兰州交通大学 土木工程学院 甘肃 兰州 730070）

0 引言

隧道结构的震动特性与地面结构有很大不同。早期认为隧道因其围岩具有足够的刚度从而保证隧道在地震中不会受到太大的影响，隧道结构的抗震能力与地面结构相比具有天然的优势，故对地面结构的抗震措施研究较多［1］。然而，近年来的几次地震中隧道结构出现的严重破坏对以上观点提出了新的挑战，如1995年阪神地震造成灾区内10%的山岭隧道受到严重破坏；1999年台湾集集地震后，台湾中部距发震断层25km范围内的44座受损隧道中严重受损者达25%，中等受损者25%；2008年汶川地震中附近地区的大部分隧道也出现了严重的损坏［2－3］。

目前隧道与地下结构的抗震分析方法主要有原型观测、模型试验和数值模拟等几类。有很多种数值模拟的方法和相应的软件，如有限元方法的ANSYS［4］、有 限 差 分 法 的 FLAC3D［5］和 离 散 元 的UDEC等［6］，其中尤以有限元方法的使用最为广泛，已成功应用于多个隧道与地下结构的抗震分析。

通常在隧道的有限元数值分析中多仅考虑单一方向的地震波施加［7］，然而很多情况下地震动方向与隧道是斜交的，此时隧道可能由此而发生多个方向的震动。所以，本文采用MIDAS／GTS软件分别对模型施加单向和双向地震作用，通过对比在自重作用、单向和双向地震作用下隧道衬砌结构的动力响应特点，得出在更接近真实地震情况下的隧道抗震设计的建议，为工程实践应用提供一定的参考。……