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6 6。隧道與地下車站結(jié)構(gòu)橫向地震反應(yīng)計算的反應(yīng)位移法6 6.1、反應(yīng)位移法認為地下結(jié)構(gòu)在地震時的反應(yīng)主要取決于周圍土層的變形、而慣性力的影響相對較小,進行反應(yīng)位移法計算時,在計算模型中引入地基彈簧來反映結(jié)構(gòu)周圍土層對結(jié)構(gòu)的約束作用，同時可以定量表示兩者間的相互影響.將土層在地震作用下產(chǎn)生的變形通過地基彈簧以靜荷載的形式作用在結(jié)構(gòu)上。同時考慮結(jié)構(gòu)周圍剪力以及結(jié)構(gòu)自身的慣性力 采用靜力方法計算結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng) 計算模型中 結(jié)構(gòu)周圍土體采用地基彈簧表示,包括壓縮彈簧和剪切彈簧 結(jié)構(gòu)一般采用梁單元進行建模，根據(jù)需要也可以采用其他單元類型、反應(yīng)位移法適用于土層比較均勻.埋深一般不大于30m的地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計分析,6 6、2。在計算模型中以集中地基彈簧來反映一定面積的土層作用。因此需要將基床系數(shù)、即單位面積地基彈簧剛度.乘以作用面積換算為相應(yīng)的地基彈簧剛度、地基彈簧影響長度一般為集中地基彈簧間距?；蚕禂?shù)的確定比較復(fù)雜,不僅與結(jié)構(gòu)外緣的做法 防水,防腐等構(gòu)造，場地土質(zhì)相關(guān) 還和隧道結(jié)構(gòu)的施工工法，明挖，盾構(gòu),新奧法等，以及地震動水平密切相關(guān)。研究表明。地基彈簧剛度的大小對使用該方法進行抗震計算的最終結(jié)果起到較大的影響 因此基床系數(shù)取值正確與否直接影響該方法的計算精度，基床系數(shù)可以采用靜力有限元法、圖3.進行計算、取一定寬度和深度的土層有限元模型。除去結(jié)構(gòu)位置處土體,將模型側(cè)面和底面邊界固定、在此模型中土層的彈性常數(shù)根據(jù)地震反應(yīng)分析或場地試驗確定,在孔洞的各個方向施加均布荷載q。然后分別計算各種荷載條件下的變形δ。得到基床系數(shù)K，q、δ,出于簡化考慮，假設(shè)結(jié)構(gòu)同一個面上的彈簧相同，即彈簧剛度一致。因此結(jié)構(gòu)在均布荷載q作用下某一面的變形δ應(yīng)為該面各結(jié)點變形的平均值 其中、對于矩形結(jié)構(gòu)而言、頂?shù)装逦恢锰幓蚕禂?shù)不同。應(yīng)分別進行計算 用該方法進行計算時 對于本規(guī)范中的不同地震動水平,土體的剛度應(yīng)通過一維土層反應(yīng)分析得到的土體有效彈性模量作為輸入?yún)?shù).采用靜力有限元法計算地基彈簧.也可以在計算模型、圖3 的結(jié)構(gòu)處施加單位強制位移δ，求出反力.然后根據(jù)反力求出基床系數(shù) 圖3，采用靜力有限元法計算基床系數(shù),現(xiàn)行國家標準.地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范、GB。50307也給出了通過地質(zhì)勘察和工程經(jīng)驗確定基床系數(shù)的方法。對于矩形結(jié)構(gòu).日本 鐵道構(gòu)造物等設(shè)計標準、同解說、1999、的規(guī)定地基彈簧剛度也可按下列公式計算 式中 Kh，水平基床系數(shù)，Kv。豎向基床系數(shù).對于圓形結(jié)構(gòu),日本土木研究所資料。大型地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法指南,規(guī)定地基彈簧剛度也可按下列公式計算、式中.G 地基剪切模量 可取等效剪切模量，R、圓形結(jié)構(gòu)半徑 6,6.3。6，6，4。土層位移可以采用動力有限元方法等數(shù)值方法進行計算、目前可供選擇的較為成熟的一維土層地震反應(yīng)分析程序有ProShake，EERA。RSLNLM等，也可以采用通用有限元分析軟件MSC、Marc等進行計算。在進行工程場地地震安全性評價工作中,要求直接提供場地地震動位移隨深度的變化結(jié)果，設(shè)計中可以直接采用其結(jié)果、對未進行工程場地地震安全性評價工作的,建議可按附錄E確定位移隨深度的變化.附錄E中。場地深度50m處的地震動峰值位移取值為場地自由地表地震動峰值位移的1 2,場地地震動峰值位移隨土層深度增加而線性減小。但考慮最大減小值為場地自由地表地震動峰值位移的1。2，場地深度超過50m處的地震動峰值位移均取為場地自由地表地震動峰值位移的1。2，在反應(yīng)位移法中。根據(jù)地下結(jié)構(gòu)頂?shù)装逦恢锰幾杂赏翆影l(fā)生最大相對位移時刻的土層位移分布確定土層相對位移 即相對于結(jié)構(gòu)底板位置處的位移、并施加于結(jié)構(gòu)兩側(cè)面壓縮彈簧及上部剪切彈簧遠離結(jié)構(gòu)的端部，結(jié)構(gòu)自身的慣性力可將結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量乘以最大加速度來計算.作為集中力可以作用在結(jié)構(gòu)形心上、為提高計算精度。也可以按照各部位的最大加速度計算結(jié)構(gòu)的水平慣性力并施加在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)部位上，結(jié)構(gòu)上下表面的土層剪力可由自由場土層地震反應(yīng)分析來獲得。等于地震作用下結(jié)構(gòu)上下表面處自由土層的剪力，也可以采用反應(yīng)譜法計算土層位移，通過土層位移微分確定土層應(yīng)變，最終通過物理關(guān)系計算土層剪力，為了真實地反映地下結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)。在計算中應(yīng)考慮重力的影響、當不考慮結(jié)構(gòu)非線性時,可將重力引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)與地震引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)進行組合 作為地震作用下結(jié)構(gòu)的真實反應(yīng),當需要考慮結(jié)構(gòu)非線性影響時 重力作用將影響結(jié)構(gòu)的非線性特性 需要同時考慮重力作用與地震作用 同時考慮重力作用與地震作用時。首先計算自重作用下模型的應(yīng)力場、在初始應(yīng)力場的基礎(chǔ)上計算地震作用下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)