穿越活动断层隧道结构内力计算方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及穿越活动断层隧道结构抗震技术领域，涉及一种穿越活动断层隧道结构内力计算方法、系统及存储介质，其包括以下步骤：一、获取活动断层位错曲线；二、建立穿越活动断层隧道结构内力计算模型；三、基于有限差分法及Euler

【技术实现步骤摘要】
穿越活动断层隧道结构内力计算方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及穿越活动断层隧道抗震
，具体地说，涉及一种穿越活动断层隧道结构内力计算方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]活动断层错动过程中将产生断层错动变形及地震动能量。因此，穿越活动断层隧道破坏基本可分为两大类，即地震动引起的结构震动破坏和断层错动引起的劈裂破坏。震动破坏是指在地震传播至结构后，由于结构本身的动力特性以及与围岩之间的质量刚度差异引起的相互作用所导致结构发生破坏的现象；断层错动破坏是指断层发生错动时，带动穿越断层隧道共同运动，导致隧道随之发生扭曲变形而产生破坏的现象。因此，提出合理的穿越活动断裂带隧道结构力学分析模型，对于穿越活动断裂带隧道结构设计尤为重要。
[0003]国内外学者针对穿越活动断层隧道及地下管线提出了多种计算模型。其中，Newmark和Hall首次提出了断层错动下地下管线内力计算模型，但计算模型中未考虑地下管线的抗弯刚度及横向土压力作用，导致内力计算结果偏小。为了克服以上缺点，Kennedy等在此基础上考虑了横向土压力的影响，W本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.穿越活动断层隧道结构内力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：一、获取活动断层水平向位错曲线Δf
x
，纵向位错曲线Δf
y
，竖向位错曲线Δf
z
；二、建立穿越活动断层隧道结构内力计算模型；三、基于有限差分法及Euler
‑
Bernoulli梁理论，计算隧道结构纵向变形u
y
；四、基于有限差分法及Euler
‑
Bernoulli梁理论，计算隧道结构水平向变形u
x
、竖向变形u
z
；五、基于有限差分法及Euler
‑
Bernoulli 梁理论，计算隧道结构内力。2.根据权利要求1所述的穿越活动断层隧道结构内力计算方法，其特征在于：步骤二中，穿越活动断层隧道结构计算模型的建立方法为：1）设活动断层错动下，隧道结构发生水平向、竖向、纵向三向变形，水平向为x轴方向，竖向为z轴方向，纵向为y轴方向，隧道结构埋深为C，衬砌厚度为t，隧道结构等效直径为D，断层倾角为α，隧道结构
‑
断层交角为β；2）将穿越活动断裂带隧道结构简化为Euler
‑
Bernoulli梁，将围岩简化为三向弹簧，将断裂带错动简化为作用于三向弹簧的三向错动变形；在断层三向位错Δf
x
，Δf
y
，Δf
z
的作用下，隧道结构受到三向荷载q
x
，q
y
，q
z
作用，发生三向变形u
x
，u
y
，u
z
；3）将穿越活动断层隧道结构内力计算模型分为水平向、竖向、轴向三向；水平向、竖向及纵向围岩压力q
x
，q
y
，q
z
计算公式为：；式中，Δu
x
，Δu
y
，Δu
z
分别为水平向、竖向及纵向隧道结构
‑
围岩相对变形；k
x
，k
y
，k
z
分别为水平向、竖向及纵向围岩地基反力系数；水平向、竖向及纵向围岩地基反力系数k
x
，k
y
，k
z
计算公式为：；；式中，E
t
和 I 分别为隧道结构弹性模量和惯性矩；E和ν分别为地层弹性模量和泊松比；ξ为纵向围岩基床系数比；水平向、竖向及纵向隧道结构
‑
围岩相对变形Δu
x
，Δu
y
，Δu
z
计算公式分别为：
；根据Euler
‑
Bernoulli梁理论，隧道结构水平向、竖向、纵向变形微分方程分别为：；式中，A为隧道结构横断面面积。3.根据权利要求2所述的穿越活动断层隧道结构内力计算方法，其特征在于：步骤三中，隧道结构纵向变形u
y
的计算方法为：将穿越活动断裂带隧道结构分为n+5份，其中包括两端各两个虚节点，单元长度为Δ=L/n，L为隧道结构长度：根据有限差分法，穿越活动断层隧道结构纵向变形微分方程式（11）的差分形式为：；式中，k
yi
，u
yi
，Δf
yi
分别为i节点纵向围岩基床系数、隧道结构变形及断裂带变形；根据穿越活动断裂带隧道结构受力特征，隧道结构两端的轴力为0，即当i=0 或i=n, 轴力N=0；根据有限差分方程及Euler
‑
Bernoulli梁理论得出：；联立式（13）~式（15），得出穿越活动断层隧道结构纵向变形u
y
计算公式为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明年，罗勋，张霄，于丽，杨恒洪，王玉锁，刘大刚，唐浪洲，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：