沉管隧道多尺度方法与地震响应分析

禹海涛，宋 毅，李亚东，张劭华，徐 磊

（1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092；2.同济大学土木工程学院，上海200092；3.广州大学土木工程学院，广东广州510006；4.上海建工一建集团有限公司，上海200120）

沉管隧道作为一种连接城市交通网络的水下隧道，自20世纪90年代首次在我国应用以来，日益受到重视并广泛应用于沿江沿海城市。因其既有一般地下结构的地震反应特点［1］，又有饱和软弱地层不均匀沉降、上覆土约束作用小等特殊性［2］，一旦破坏则难以修复，且可能产生灾难性的后果。因此，对沉管隧道进行抗震安全性研究是十分必要的。

目前沉管隧道抗震分析主要借助于动力有限元方法，但由于沉管隧道尺度较大且接头构造复杂，针对沉管隧道地震响应分析的三维全精细化模型的研究仍然较少。丁峻宏等［3］基于显式有限元和高性能计算平台，建立了包括地基土、沉管隧道以及柔性接头在内的三维全精细化分析模型，进行了大规模地震响应仿真分析，但其计算量过于庞大，对于长度显著的沉管隧道适用性较差，且不便于指导工程设计。因此，简化分析模型的提出及改进成为当前学者们关注的热点。

梁-弹簧模型是隧道纵向地震响应分析广泛采用的简化模型，以此为基础发展而来的不同地基及任意动载下长隧道纵向动力响应解析解［4-5］对于隧道抗震设计具有重要的应用价值。笔者［6］曾基于黏弹性地基梁理论，结合精细化接头模型，提出了一种模拟盾构隧道纵向地震响应的多尺度分析方法，并成功应用于工程实际。……