地铁隧道与地表结构相互作用体系地震反应特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51808290
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    金立国
  • 依托单位：
    南京工业大学
  • 学科分类：
    E0810.工程防灾
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Numerical solutions to the dynamic interaction between underground tunnel and ground structures are too many, but few analytical solutions of this problem are carried out. From the angle of mathematical physics equation, deeply analyzing the nature of the interaction between subway tunnel and ground structure and the related engineering problems is a task with high difficulty and grate engineering value. This project breaks through the assumption of "rigid foundation" and "rigid tunnel" in traditional analytical analysis and introduces flexible tunnel and flexible foundation into the analysis models. The analytical solutions for the problems of this project are obtained by the wave function expansion method. Furtherly, this project uses these analytical solutions to study the mechanism of the influence of tunnel flexibility and foundation flexibility on the dynamic interaction among tunnel-soil-ground structure. The influence of tunnel flexibility and foundation flexibility on tunnel response, tunnel stress distribution, ground structure response and the system frequency of ground structure are revealed. The magnification ranges of the peaks of tunnel response and ground structure response considering the effects of tunnel flexibility and foundation flexibility are given. The distribution position of tunnel peak stress and the magnification ranges of tunnel peak stress are also presented. The conclusions of this project aim to provide theoretical basis for the seismic design and analysis of subway tunnel and building structure.
目前关于地铁隧道与地表结构相互作用问题的数值解研究成果已有不少，但相关解析解的研究成果极少。从数学物理方程角度对地铁隧道与地表结构相互作用这一问题的本质进行深入分析并研究相关工程问题，是一项具有较高难度和工程价值的科研任务。项目突破解析法分析土-结构相互作用中常用的“刚性基础”与“刚性隧道”假定，将柔性基础和柔性隧道引入分析模型，首先采用波函数展开法研究地铁隧道与地表结构相互作用问题的解析解，此后利用解析解进一步研究隧道柔性与地表结构基础柔性等地震反应特性对隧道-土体-地表结构动力相互作用的影响机理；揭示隧道柔性与基础柔性对隧道动力响应、隧道应力分布、地表结构动力响应、地表结构系统频率等的影响规律；给出考虑隧道柔性与基础柔性影响的隧道及地表结构动力响应峰值放大倍数的数值区间、隧道应力峰值分布位置以及隧道应力峰值放大倍数的数值区间。项目成果可为隧道及临近地表结构抗震设计与分析提供理论依据。

结项摘要

为缓解城市交通压力，我国一些处在高烈度地震区的中心城市（如北京、上海、西安等）地下均修建了大量地铁隧道。在强震作用下，地铁隧道与邻近地上结构会构成一个复杂相互作用体系。这一相互作用体系是近些年伴随我国经济的飞速发展才大量出现的，未经历大地震的考验，人们对其相互作用机理及规律的认识尚不十分清楚。目前关于隧道与地上结构相互作用的数值模拟成果已有不少，但理论解析解成果极少。如何从数学物理方程的角度对这一物理问题的本质进行深入分析并研究相关工程问题，是一项具有较高难度和价值的科研任务。. 项目团队从数学物理方程的角度出发，提出了隧道与地上结构地震相互作用的解析模型并推导了系统相互作用的解析解，此后利用这些解析解研究了隧道与地上结构相互作用的机理与基本规律，同时进一步揭示了隧道刚度和地上结构基础刚度对系统相互作用的影响。. 研究表明：隧道与地上结构相互作用可放大或减小地上结构的相对响应幅值。这种不利或有利的影响不是恒定的，而是随着隧道与结构距离的增加而交替出现。这种不利或有利影响的程度也与隧道刚度密切相关。依据隧道刚度和地上建筑基础刚度的不同，结构相对响应幅值可以进一步被放大约27.0%或减小约28.3%。本研究基于波的相长和相消干涉观点提出的无量纲Rayleigh散射特征频率可以定性预测这一有利或不利的位置。考虑隧道和基础刚度影响后，隧道纵向剪切变形幅值和应力幅值可较单独隧道分析结果放大约1.5-2.0倍。多个地上结构相互作用分析中发现的“群组效应”结论，在隧道与地上结构相互作用中并不一定成立。刚性基础模型会低估地上结构的层间侧移，这种低估的程度与结构刚度、波的入射角、隧道与结构间距等因素密切相关。通过与美国Hollywood Storage Building四次地震实测记录的对比，证明了项目提出的解析模型可对实际的隧道-地上结构地震相互作用问题给出较好的分析结果。项目成果对我国城市地铁隧道和沿线地上建筑地震反应分析方法的进一步完善具有较好的推动作用。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
A Method for Solving Percolation Overflow Boundary Based on Maximum of Horizontal Energy Loss Rate
基于水平能量损失率最大值求解渗流溢流边界的方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Frontiers in Earth Science
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    李远东;郝冰;李小军;金立国;董青;周正华
  • 通讯作者：
    周正华
Dynamic Soil–Structure–Equipment Interaction (I): Closed-Form Analytical Solution for Incident Plane SH wave Based on Rigid Foundation Model
动力土—结构—设备相互作用（一）：基于刚性基础模型的入射面SH波闭式解析解
  • DOI：
    10.1080/13632469.2019.1633972
  • 发表时间：
    2019-07
  • 期刊：
    Journal of Earthquake Engineering
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    金立国;唐国晋;梁建文
  • 通讯作者：
    梁建文
Dynamic Soil-Structure Interaction with a Flexible Foundation Embedded in a Half-Space: Closed-Form Analytical Solution for Incident Plane SH waves
半空间中嵌入的柔性基础的动态土-结构相互作用：入射平面 SH 波的闭式解析解
  • DOI：
    10.1080/13632469.2019.1586802
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Earthquake Engineering
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    金立国;梁建文
  • 通讯作者：
    梁建文
Dynamic interaction of two independent SDOF oscillators supported by a flexible foundation embedded in a half-space: Closed-form analytical solution for incident plane SH-waves
由嵌入半空间的灵活基础支持的两个独立 SDOF 振荡器的动态相互作用：入射平面 SH 波的闭式解析解
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Journal of Earthquake and Tsunami
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    金立国;杜丽婷;王海彦
  • 通讯作者：
    王海彦
An Analytical Solution for 2D Dynamic Structure-Soil-Structure Interaction for Twin Flexible Tunnels Embedded in a Homogeneous Half-Space
均匀半空间中嵌入的双柔性隧道的二维动态结构-土壤-结构相互作用的分析解决方案
  • DOI：
    10.3390/app112110343
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    Applied Sciences
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金立国;刘旭进;孙红阳;周正华
  • 通讯作者：
    周正华

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

TiO2纳米棒多孔光阳极复合薄膜的制备和表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    化学与粘合
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    楚振明;付 岩;崔春阳;金立国
  • 通讯作者：
    金立国
醋酸纤维素浓度对嵌段共聚物薄膜的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    延安大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金立国;戴丰洋;闻利平
  • 通讯作者：
    闻利平
徐 超 ,艾克拜尔·伊拉洪,巴哈提古丽·吐斯买买提2,基于帕默尔指数石河子地区干湿变化特征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    延安大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金立国;戴丰洋;闻利平
  • 通讯作者：
    闻利平
应用在染料敏化太阳能电池中的电解质的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    哈尔滨理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    金立国;张立伟;王洪杰
  • 通讯作者：
    王洪杰
基础柔性对土-结构相互作用系统响应影响的一个解析解
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    地震工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    梁建文;金立国
  • 通讯作者：
    金立国

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码