地下综合管廊地震响应研究进展

李金奎， 汪 洋

(1.大连大学建筑工程学院， 大连 116000； 2.大连市隧道与地下工程中心， 大连 116000)

随着城市化进程的有序推进、城市管网体系的快速发展、地下空间的不断开发，诸如“马路拉链”“空中蜘蛛网”等诸多“城市病”也不断出现，地下综合管廊作为集中敷设市政管线的公共隧道，可以有效解决传统管线敷设带来的上述“城市病”顽疾，并极大改善城市人居环境和提升城市综合承载力，是保障城市可持续发展的市政基础设施重点工程和“生命线”，也成为城市地下工程的发展趋势之一[1-2]。地下综合管廊(underground utility tunnel，下文简称管廊)指在地下建造一个隧道空间，将各种管线集于一体，是一种集约化、现代化、智慧化的地下结构[3]。自1833年在巴黎建造的第一条管廊，管廊的建设发展已近190年。但中国的管廊建设较晚，第一条管廊建于1958年天安门广场，在中国经历了概念阶段、争议阶段、快速发展阶段、赶超和创新阶段、有序推进阶段等几个阶段，目前取得了一定的阶段性建设成果[4]。

但长期以来，人们普遍认为地下结构受周围岩土体的约束其抗震安全性能远高于地上结构，而忽略了地下结构的抗震问题[5-6]。近几十年里的各大地震中，不少地下结构遭到不同程度的地震损坏，直到1995年日本神户地震导致大开地铁车站的严重破坏后，人们才开始对地下结构的抗震引起重视，不断展开地下结构抗震的相关研究[7-8]。目前对地下结构抗震的研究主要集中在地铁车站及区间隧道结构、公路或铁路山岭隧道结构、地下管线结构等，相比之下对管廊的抗震研究较少。由于管廊一般属于浅埋狭长形地下结构，断面尺寸介于地下管线与隧道之间,截面形状多为矩形，因此它既不同于普通管线，又不同于地铁车站与隧道结构，为此，对管廊地震响应的研究进行阐述，以期促进管廊地震响应的研究。

1 地下综合管廊地震震害及抗震研究方法

1.1 地下综合管廊地震震害

作为地下结构，管廊同地表结构在地震动作用下的破坏形式及特点表现出较大的差异。其震害多表现为廊体外侧混凝土保护层开裂甚至脱落、廊体段接口断开、衬砌破坏、廊体因土体液化或大变形而被拉断、廊体内部管道断裂、管线拉断、支座支架墩体折断发生破坏及固定装置的毁坏、因廊体遭受地震破坏引起的次生灾害而破坏等，表1为部分管廊地震震害实例。

表1 地下综合管廊地震震害实例

1.2 地下综合管廊抗震分析方法

地下结构抗震分析方法的发展与人们对地震的认识水平的提升有很大关系，在两者良性发展的过程中，出现了各种分析方法[7-9]，地下结构抗震分析的基本研究方法有：原型观测、模型试验、理论分析，原型观测分为：地震观测、震害调查、现场足尺试验；模型试验分为：人工震源实地试验、振动台物理模型试验等。理论分析分为：解析法或半解析法、数值模拟法及数值-解析结合法，解析法包括以求解波动方程为基础的波动法和以求解运动方程为基础的相互作用法或称结构动力学法，解析法又具体分为：St.John法、Shukla法、反应位移法、BART法、福季耶娃法、递推衍射法等，数值模拟法分为：有限单元法、边界元法、有限差分法、拉格朗日元法、有限条法、离散单元法、非连续变形分析法、数值流形和无单元法及耦合方法等。研究地震运动对地下结构的影响采用的理论主要有两类,即波动理论和振动理论。许多实用的抗震分析方法都是在以上两种方法基础上发展起来的，如拟静力法、ST.John法、Shukla方法、围岩应变传递法、数值模拟分析方法。两种理论具体的计算方法又有数值计算法、解析法、简化计算法。就分析理论而言,波动理论和有限元分析是地下结构抗震理论分析的两种主要手段。目前地下结构抗震采用的计算方法主要有反应位移法、反应加速度法及时程分析法等。上述方法为管廊进行地震反应分析提供了可能。

2 中国地下综合管廊现状调查及特点分析

2.1 中国地下综合管廊工程实例

管廊很早就在外国开始建设，已有很长的建设历史及工程建设里程。而中国管廊的建设仅近些年才开始大量出现，因此只总结了目前中国管廊建设试点开始前的典型项目、管廊非建设试点典型项目及管廊建设试点典型项目，如表2～表4所示。

表4 中国地下综合管廊建设试点典型项目

表2 中国地下综合管廊建设试点前典型项目

表3 中国地下综合管廊非建设试点典型项目

2.2 地下综合管廊工程实例特点分析与总结

基于下列管廊工程实例，对中国建设的管廊进行总结有如下特点。

(1)就建设区域而言：管廊试点前的建设主要分布在北京、上海、珠海等中东部大城市；试点及非试点建设城市除了上述中东部城市外，还增加了其他地区的城市，这些城市中多数是各省经济较发达的地区，且大多数集中分布在新区。

(2)就结构形式而言：结构形式最多的是整体现浇混凝土结构，其次是预制结构。

(3)就施工方法而言：在新区建设主要以明挖法施工为主，在山地或中心城区多数采用暗挖或盾构法施工。顶管法施工一般是结构进行跨越时对上述施工方法的一种辅助。

(4)就截面形式而言：矩形仍是目前采用最多的形式；随着盾构法施工的增多，圆形截面也逐渐增多；有极少部分采用异形，如品字形、拱形、半圆形、弧形、门洞形等。

(5)就舱室数量而言：采用较多的舱室数量主要集中在单舱、双舱、三舱；而前期建设的管廊舱室在三舱以上的几乎很少，后来逐渐有四舱、五舱，对于六舱及以上的则更少；多数采用的是单层，其中少部分采用的是双层。

(6)就结构材料而言：多数采用的是钢筋混凝土，部分采用波纹钢、竹缠绕混凝土等材料。

(7)就地质条件而言：中国地质条件多样且复杂，管廊建设有以上海等为例的软土区，西安等的黄土区、含地裂缝区，沈阳、哈尔滨等的冻土区，六盘水等的岩溶区、山区，重庆、成都等的山地地区等等。

(8)就抗震等级及地震烈度分布而言：通过查阅《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015),25个管廊建设试点城市分布在地震烈度为Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ的分别有2、17、4个。

(9)就工程体量而言：前期的管廊大多距离较短、多以单条建设为主；近年建设的管廊多以成片开发为主，形成各种整体布局形式，工程体量都较大。

(10)就共建结构而言：管廊大多分布在道路及绿化带下结合道路建设；也有部分与隧道、地铁、地下快速路、地下商业街、地下人防等结合共建成的大型地下综合体。

(11)就交叉节点而言：监控中心与管廊的连接处的交叉节点；整体布局建设的管廊之间“L”形、“T”形、“十字”形交叉节点，如珠海横琴新区、厦门集美新城、青岛高新区、合肥高新区、正定新区等。

(12)就跨越结构及跨越形式而言：长线形管廊结构，在长跨度内不可避免地要跨越障碍，多采用下穿形式跨越河道、铁轨、海湾等，采用上跨形式跨越地铁、隧道等。

(13)就埋置深度而言：管廊建设大多属于浅层开发，采用明挖施工的大多为浅埋，而采用盾构施工、跨越障碍以及与地下结构共建时多为深埋；但目前，总体来看多为浅埋。

从以上总结可知：

其一，管廊主要是在人口众多、经济发达的地区建设，且数量在不断增多，其抗震性能应得到足够重视。

其二，管廊的抗震问题必须要考虑结构形式、施工方法、截面形式、舱室数量、结构材料、场地条件、共建结构、跨越结构及跨越形式、埋置深度、交叉节点、所处地区地震烈度、地震动特性等因素的影响。

其三，由于各地区管廊规划、建设布局不断完善，最终会在城市地下空间中形成巨大的管廊网体系，同时由于管廊多建设在城区，地面建筑物林立，因此在考虑上述影响因素的基础上应考虑“城市效应”对其地震响应的影响。

3 地下综合管廊地震响应研究

3.1 地下综合管廊地震响应研究文献分析

在中国知网以管廊或共同沟抗震、地震、振动台试验等相关词语为检索词，并对文献检索原始数据进行人工识别及筛选，中国从2007年出现首篇文献到目前为止，共有133篇有关管廊地震响应研究的文献，每年文献发表量如图1所示。

图1 中国地下综合管廊有关地震响应研究的发文量统计Fig.1 Statistics of papers published on seismic response studies of underground utility tunnel in China

2007—2016年，每年发文量仅仅几篇，2017年开始在逐渐增加，主要原因是地下综合管在中国的建设快速增加，随之相关的研究也逐渐增多。管廊地震响应相关研究以同济大学[10-18]、厦门理工学院[19-23]、哈尔滨工业大学[24-30]、中国地震局工程力学研究所[31-32]等科研院校和研究机构为代表，其中李杰[10]、岳庆霞[11-13]、蒋录珍[14-18]、施有志[19-23]、冯瑞成[24-25]、王鹏宇[32]等研究者进行了不少研究，如李杰团队展开了较多的管廊地震响应的振动台试验研究、施有志等则展开了较多的数值模拟研究，为中国管廊地震响应研究及其发展做出了很大贡献。

3.2 地下综合管廊地震响应研究

首先对国外的相关研究进行阐述，然后从模型试验、数值模拟(地质条件、地震波、预制结构等)方面对中国管廊的地震响应及抗震研究进行详细阐述。

3.2.1 国外地下综合管廊地震响应研究

早期建设的管廊大多并未考虑抗震设计，随着管廊地震震害的不断出现，各研究者开始展开对已建管廊的抗震加固及改造等方面的研究，以提出应对措施。高田至郎等[33]对各种市政管线、管廊进行了抗震设计研究，给出了抗震设计方法的适用情况、抗震设计基本方针及指南，并针对可能产生滑坡、液化等情况提出了相应的预防及治理措施。Shigeki等[34]利用原位试验测试了某盾构管廊隧道复合隔震橡胶材料的减震性能，试验结果表明由该减震材料形成的减震层具有一定的剪切模量和剪切能力，有较好的减震隔震效果。Kozak等[35]在Posey和Webster街圆形多舱钢制管廊抗震加固中，利用ADINA软件研究管廊多点地震激励下的整体响应，通过提出的多层次分析方法估计了结构的可靠度，并给出了相应的设计加固措施与方法。Beaty[36]对砂土液化导致的管廊破坏机理进行了研究，并提出了一种估算由液化引起结构位移的方法。Kimura等[37]以实例工程为依托，提出一种短距离施工具有优越性的新山区隧道法，用以解决结构在施工中可能遇到的高地下水位软土地区问题，通过从施工方法优化的角度出发来改善管廊等浅埋地下结构的抗震性能。Nishioka等[38]提出了一种简化的矩形截面管廊抗震性能评估方法。Shamsabadi等[39]展开了一系列管廊地震响应方面的研究，深入分析了结构与土相互作用机理，也提出了相应的加固方案以此指导管廊等隧道结构的抗震加固。Diemer等[40]和Caulfield等[41]对供水管廊进行了地震模型试验研究，给出了管廊抗震评价体系，为美国加州供水管廊提出了具体的抗震加固方案。Nakanura等[42]通过试验对某管廊侧墙进行了研究，研究表明结构在墙板连接处出现剪切失效，通过螺栓和碳纤维布加固能有效提高结构的抗剪承载力和延性。Myerson等[43]利用ANSYS软件对旧金山辅助供水系统海水取水圆形隧道的抗震性能展开研究以评估其抗震可靠性，研究指出了两种进水隧洞口几种可能的损坏情况且进行了模拟分析，并对此提出了相应的加固措施指导加固施工。

除上述对管廊抗震加固等方面的研究，有不少研究者利用模型试验及数值模拟等方法研究了管廊的地震响应。Tsinidis等[44]利用剑桥大学离心机对软土中矩形浅埋结构的地震响应进行了试验研究，并利用ABAQUS软件展开了二维数值模拟研究与试验研究进行对比分析，试验和模拟研究揭示了结构的振动模式、应力最大分布区域及结构的动弯矩与动土压力的变化规律。Baziar等[45]设计并展开了动力离心试验，即研究浅埋地下箱型隧道的抗震性能又研究地下隧道结构的存在对地表加速度等的影响，并用有限差分软件进行数值模拟验证，两者吻合较好，研究结果指出了地下结构的存在对地表加速度既有正效应也有负效应影响的规律，强调为城市地区地震区划时应考虑其影响，尤其要注意对地面长周期高层建筑结构的负效应的影响。Ulgen等[46]对一个相对柔性的矩形地下结构进行了一系列的动态离心试验，在考虑土结构动力相互作用的同时，研究了土与埋地结构模型在不同加速度和频率的谐波运动下的响应，指出了矩形地下结构的动力特性。Debiasi等[47]用数值模拟的方法研究了浅埋矩形地下结构在考虑不同影响因素下的地震响应，结果指出浅埋矩形结构在土-结构界面处受到很大的非线性摩擦效应影响、土-结构相互作用随埋深减小而平稳转变、刚性结构比柔性结构在土-结构界面处受滑动的影响更大、低高宽比的刚性结构会出现摇摆现象。Pitilakis等[48]则利用ADINA软件研究分析了考虑临近地上结构相互作用对浅埋圆形隧道横截面地震响应的影响，研究指出与“自由场条件”相比，地上结构的存在对剪切波场、隧道椭圆变形模式的影响在浅埋结构中更为显著，在对土-结相对柔度、隧道衬砌、隧道尺寸等影响因素的研究也得到相同结论。Tsinidis[49]也利用ABAQUS软件在考虑土-隧道相对刚度及其界面特性、隧道断面形状、尺寸及埋深等多个影响隧道动力响应的主要参数基础上研究了矩形隧道结构在软土地基中横向地震作用的响应特征，并重点分析隧道复杂变形模式、周围土体动土压力和土动剪应力及衬砌动力等响应特征，通过建立系列数值柔度比(R-F)关系式及与之相似的无量纲(θ/γff-F)关系式分别定量计算矩形隧道的变形及震动响应，结果表明结构高宽比越大截面转动越大，土-结界面情况对结构动轴力影响很大，对于柔性结构来说周围土的屈服反应对动内衬力影响特别明显，弹性土完全粘结时得到的动弯矩、轴力在板及墙中呈反对称分布，得出的隧道结构震动变形模式与文献[44]相同。Asheghabadi等[50]基于有限元数值模拟，采用频谱分析方法，分析了在低、中、高频实际地震波作用下不同超固结黏土层对地震波的放大效应及土-结相互作用对浅埋圆形隧道结构的动力响应影响，分析结果指出土体表面及土-结构接触面分别为自由场模型及整体模型的最大地震响应位置，各黏土自由场表面对地震波具有放大效应，地面峰值加速度很大程度上决定结构的损害程度，在中频地震波下自由场振幅、土-结界面主应力均达到最大，最小主应变及主应力则出现在隧道顶部和底部。Gebremedhn等[51]利用ABAQUS软件对两纵向相邻浅埋预制管廊展开了在不同振幅下的地震响应数值模拟研究，研究结果显示管廊及土体出现了破坏前需要最大警戒区的地震应力灰色区域，并指出管廊位移变化是由地基沉降导致，该研究极大地方便了对纵向相邻预制管廊结构地震应力分布的分析研究。

其他学者的相关研究，如Han等[52]在基于蒙特卡罗模拟的基础上对概率场地响应进行分析，通过建立的考虑概率场地响应地震易损性曲线并与其他地震易损性曲线进行对比，研究了考虑概率场地反应浅埋单舱矩形管廊结构的地震易损性，指出韩国国内当前管廊的抗震设计较为保守，偏于安全，该研究对应用到其他地区的管廊结构易损性需进一步分析研究。Choi等[53]通过两阶段方法分析了地基液化风险，对韩国东南地区电力管廊地震液化风险进行分析评估，分析评估结果揭示了该地区的地震液化危险性情况，研究中采用的两阶段方法评估地震液化被证明是合理有效的，而且可以扩大应用到地震时受到液化灾害影响的其他地区用以制订有效的应对措施。

3.2.2 中国地下综合管廊地震响应试验研究

岳庆霞[11]利用矩形层状剪切砂箱进行了自由场振动台试验及单个振动台的单舱矩形管廊横向振动台试验，并利用ABAQUS有限元软件建立了模型箱及自由场的三维分析模型、存有结构的三维整体分析模型并进行了非线性动力分析，研究表明：数值计算结果与试验结果符合较好。冯瑞成[24]利用特制矩形模型箱进行了双舱矩形管廊横向振动台试验，模拟研究结构及管线在水平地震作用下的抗震性能，研究表明：浅埋管廊结构的加速度反应、混凝土应变等动力响应及土-结构相互作用在强地震作用下非常明显。并利用ANSYS有限元软件模拟分析了三维结构及管线的动力特性，结果指出：结构及管线的加速度反应数值分析结果变化较明显，而结构混凝土的应变反应试验结果变化较明显，总体上两者的变化趋势基本一致，符合较好。史晓军等[54]开展了单舱矩形管廊横截面大型振动台试验，结果表明：结构的加速度反应服从周围土体的加速度反应，结构角部出现内力最大值，结构顶底板之间出现层间位移，侧板处土-结相互作用力对结构响应影响大。汤爱平等[25]进行了在均质黏质粉土场地条件下的双舱矩形管廊结构振动台试验研究，试验结果表明：结构的地震反应受地震动强度、土体性质、埋设深度、结构形式、管廊内结构物的支撑形式和材料的影响显著，并提出在非均质场条件下土-结相互作用可能更明显，隔墙可能是结构的薄弱环节。李杰等[10]展开了一致激励作用下自由场及单舱矩形管廊结构横向振动台试验，研究结构在合成波和EI-Centro波作用下的非线性动力反应，用ABAQUS有限元软件来模拟分析振动台试验并进行对比分析，分析结果表明：数值模拟结果与振动台试验结果一致性较强，所建模型能反映结构的动力响应特征，能近似模拟试验情况。Chen等[55]通过振动台试验研究了不同相干模型对某单舱矩形管廊抗震性能的影响，并重点分析了相干模型在低频和高频下衰减的影响，研究结果指出采用不同的相干模型时结构的抗震性能有明显差异，结构的应变、加速度响应分别与低频和高频相干模型的衰减有关。Duan等[56]以西安市黄土地区某预制单舱矩形管廊为对象展开了系列的振动台试验及数值模拟研究，结果表明模型地基浅部的边界效应比深部明显，黄土地基中浅埋结构的加速度放大效应较明显，结构上下角点处出现应力集中现象，接头处的纵向应变比节段中间位置的纵向应变大29%，并提出对内部管道要采取减震隔震措施。仉文岗等[57]利用小型叠层式钢制剪切土箱振动台系统对双舱管廊在不同地震波作用下的抗震性能展开了试验研究，并利用ABAQUS软件建立二维模型模拟分析并与试验结果进行对比，发现数值模拟结果与试验结果在规律上吻合度很高，一定程度上证明了试验结果的可信性，并总结得出了沿结构侧壁深度最大土压力响应的分布形式、最大加速度响应的变化形式、结构整体及拐点处弯矩的响应特点。王振强等[7]以某实际工程为依托，进行了单舱矩形管廊横向一致激励振动台模型试验研究，研究分析了管廊在EI-Centro地震波不同峰值加速度作用下结构及土体的动力响应、土-结构相互作用的机理，试验结果表明土-结构相互作用明显、强震会导致结构侧壁与土体脱离、土体会产生位移并出现明显的土拱效应、结构横向应变与峰值加速度成正相关，并指出要重视对结构变形最明显的中部截面及变形位移最大的截面四周角点关键部位的抗震设计。冯立等[58]基于单箱振动台展开了考虑接缝存在对结构地震响应影响的不同工况下单舱矩形管廊水平横向地震激励的模型试验研究，试验结果表明：强震作用下接缝的位移变形较小，接缝截面的弯矩小于其他部位，接缝构造起到了一定的减震作用及有利于结构抗震。Ding等[59]通过一系列有无接头的单舱矩形管廊振动台试验，研究了接头对结构抗震性能的影响，试验结果显示，节点连接能明显降低结构的加速度、峰值应变、弯矩及水平土压力的响应，不同类型地震波对节点变形影响较小，指出节点的存在不会威胁结构的安全性，有节点连接结构的抗震性能较无节点连接的好。然而上述研究几乎都集中在一致地震激励下结构横截面地震响应方面，蒋录珍等[14]用ABAQUS有限元软件对管廊纵向无接头非一致激励作用下振动台试验进行了三维模拟分析并与试验结果进行对比，结果表明：模型箱的边界效应小，模型能较好地模拟土体的动力非线性特性，其动力特性结果与试验结果吻合良好。史晓军等[60-61]针对非一致地震激励作用下振动台阵试验，设计了能满足在相互垂直的两个方向上均发生层间剪切变形的模型箱，并进行了自由场振动台试验，对模型箱边界效应进行了定量分析和对比，验证了所制模型箱具有良好的模拟自由场水平地震动特性的性能，在此基础上展开了非一致地震激励作用下单舱矩形管廊振动台试验，文中详细介绍了试验方案设计、开洞试验模型箱与模型结构设计等试验方法，并开发出土体滑移传感器和地下结构接头变形测量装置以及给出人工合成输入地震波的法方与步骤，进行了有接头与无接头的横向、纵向非一致激励，为后续陈隽等[62]主要对纵向非一致地震激励下管廊模型试验结果进行分析提供了支持，模型试验结果分析表明：模型场地的动力特性规律与实际地震较为一致，结构最大应变分布为中部大两端小，指出非一致地震激励是结构产生纵向内力响应及纵向应变响应的根本原因，非一致地震激励作用的影响在管廊进行抗震设计时不容忽视，且试验结果为蒋录珍等[15]建立可靠的无接头横向、纵向非一致地震激励振动台模型试验数值分析模型提供了依据，通过对数值计算结果与模型试验结果进行对比分析表明模型箱的边界效应较小，在加速度、位移、应变响应方面吻合较好，从而验证了建模方法及振动台试验结果的合理性。蒋录珍还在文献[63]进行了非一致地震激励下带施工缝的管廊振动台试验并以ABAQUS软件为平台进行了数值模拟，结果表明两者吻合较好，非线性弹簧单元可模拟施工缝。以及在文献[64]中针对小型单舱矩形管廊展开了一系列振动台试验研究，在此基础上考虑材料非线性、土-结相互作用、模型箱边界效应等进行了有限元模拟，通过试验及模拟研究发现土、结构地震动力响应吻合较好，验证了试验设计及数值模型建立的正确性，可用于进一步研究分析。文献[65]设计了试验及其装置并展开了一系列对比试验，结果表明非一致地震激励下结构的响应更明显，施工缝位移运动和转动主要是由于非一致地震激励引起的，纵向振动时接缝运动累积在一个施工缝中，横向振动时不同施工缝的运动和转动是相似的，在进行抗震设计中应考虑地震激励的空间分布效应。文献[66]通过振动台试验及缩尺结构模型数值模拟，研究了在横向非一致地震激励下管廊的抗震性能，研究结果指出模型结构在较高强度的地震作用下会发生弯曲变形，所建数值模型能较好地反映非线性弹塑性行为，可进一步用于实际结构的数值振动台试验和数值分析。禹海涛等[67]以港珠澳大桥沉管两孔一管廊矩形横断面隧道、苏通GIL(气体绝缘金属封闭输电线路)特高压圆形盾构管廊隧道为例，展开多点大型振动台阵试验研究，并详细分析了长大隧道非一致地震响应分析原理和试验方法的适用性。除上述一致及非一致振动台试验研究，还进行了一些拟静力试验，如魏奇科等[68]以配箍率和锚固长度为参数，进行了多个整体现浇和叠合装配式管廊结构节点的抗震性能试验用以研究叠合装配式节点的抗震性能，对试件的破坏形态和力学特征进行了分析，最后给出了防止节点发生剪切破坏、锚固破坏并提高节点受弯承载力的配箍率和锚固长度值。Hu等[69]对“L”形、“T”形两个足尺管廊预制节点试件进行了拟静力试验，用以研究一种新型的扣头钢筋锚固管廊预制节点的抗震性能，试验结果指出该预制节点的试件承载力、延性、耗能等抗震性能参数均能满足抗震设计要求，但节点核心区损伤严重，需采取必要的加固措施。张可等[70]通过低周反复荷载试验对叠合装配式管廊节点进行地震损伤研究，试验结果表明，叠合装配式节点与现浇节点结构性能相近，基于两种不同损伤指数模型对节点进行损伤分析表明修正的欧进萍双参数地震损伤模型可很好地反映节点的损伤过程。杨艳敏等[71]采用低周往复荷载拟静力试验的方法研究了一种单舱矩形叠合装配式管廊在水平横向地震作用下的破坏形态，研究结果指出该种叠合装配式结构的薄弱位置为预制与后浇接触面及腋角处，并为此提出了相应的工艺改进措施，但发现该种结构具有较好的延性性能及良好的抗震性能。Liu等[72]利用地面微震试验及数值模拟分别获得波纹钢管廊模型结构、原型结构的固有频率，将计算得到的微震试验值及模拟值的比值与振动台试验设计测得的相似比进行比较，研究表明模型试验与设计的准确性、模型边界条件的不可忽略性，且地面微震试验是一种获取模型结构固有频率的有效方法，频率比较法也是一种综合评价模型结构是否合理的有效方法。目前波纹钢在桥梁及箱涵等结构中的应用较多，相关的地震响应及抗震的研究也较多，而在管廊中的应用较晚且未得到大范围的应用，相关的地震响应及抗震的研究几乎空白，虽然文献[72]的研究只是初步针对波纹钢管廊固有频率的研究，但却能为该类管廊地震响应振动台的最初模型设计和试验准备提供一种参考与方法，进一步推动并丰富相关的研究。

3.2.3 中国地下综合管廊在不同场地条件下的地震响应数值模拟研究

Yang等[73]利用FLAC3D软件模拟研究浅埋双舱矩形管廊在液化土场中的地震响应，分析了土摩擦角、剪胀角等特性对液化的影响，研究结果指出液化土中结构的最大内力明显增大，最大内力是静态荷载的两倍，可以通过增大摩擦角、剪胀角的方法来减小土体液化及其导致的结构隆起等问题。文献[74]利用FLAC3D软件对可液化土中浅埋单舱矩形管廊横断面进行了有效应力动力模拟分析，研究发现软土对地震加速度具有放大效应，地震时结构底部土体液化现象更明显，土体液化使结构产生较大的侧向和上浮位移，并指出由这两种位移导致的侧墙中部及节点处出现较大内力问题应采取措施加以防治，强调在用反应位移法进行管廊可液化场地下应考虑结构顶、底部位移。申骞等[75]利用FLAC2D软件对强震水下盾构管廊砂土液化区穿越方案进行对比分析，研究表明通过地层加固可以显著提高场地土的抗液化能力，显著降低衬砌结构的内力，明显减少衬砌结构的变形，通过分析比较在达到安全与经济平衡的前提下给出了地基加固处理的范围值、地基强度参数提高的倍数值。杜盼辉[26]采用ABAQUS有限元软件建立了穿越非均匀土体管廊三维模型，模拟研究了结构在横向和纵向地震激励下的响应规律，研究结果表明：在横向和纵向地震激励下砂土和黏土中的加速度峰值放大系数规律与结构横截面震动方向上的加速度规律都有较大差异，横向激励下结构易发生水平向弯曲变形及中间位置受拉压破坏或交界处受剪切破坏，纵向激励下结构整体及土体交界位置易发生弯曲变形。马建华等[76]采用MIDAS-Soilworks软件对砂土地区单舱矩形管廊结构展开了在反应加速度法、反应位移法、时程分析法三种抗震分析方法下的二维横向地震作用的结构响应数值模拟，结果表明：三种抗震分析方法对单舱矩形管廊结构的抗震设计具有一定的适用性，结构内力极值呈现相似又有差别的规律，结构侧墙与底板角点一定范围内是结构的薄弱及重点防护部位。蒋录珍等[16]基于饱和土体有效应力原理，为避免在进行静、动力耦合分析过程中采用单一土体本构而不能同时准确反映土体变形特性分别采用了两种土体非线性本构模型，对单舱矩形管廊在饱和两相土体场下展开了动力有限元模拟，并分析了在不同影响因素作用下结构的动力响应，分析结果得出土体存有一个最佳孔隙率使结构的地震响应最小，结构变形随着地震波加速度峰值、入射角度等的增加而变大，以及饱和两相介质—管廊结构的简化计算方法。马伟奇[77]利用FLAC3D软件模拟分析了包头地区某双舱矩形管廊在不同覆盖土层条件下的地震响应，研究覆土层对结构地震响应的影响，研究结果给出了不同覆土条件对土体与结构两者之间峰值加速度差异的影响程度、结构位移变形的可能形式及位移的大小、结构应力值及其状态，并针对粉土层中结构应力较大而提出了相应的减震措施。王英浩等[78]利用FLAC3D软件对冻土场下双舱矩形管廊的地震响应进行模拟分析，分析结果表明：冻土对速度时程具有放大作用、能抑制土体及结构顶板的横向变形位移，并针对位移情况及应力集中位置，提出了优化施工工艺、提高结构顶板抗压强度、改变结构截面形式等建议来改善结构的响应。武华侨[27]用 ABAQUS 软件建立了由地震引起的断层位移作用下的双舱矩形管廊三维模型，研究结构在走滑断层位移、逆断层位移作用下的地震响应特性及破坏过程，并详细分析了逆断层位移条件下断层倾角、断层破碎带宽度、结构埋深等因素对管廊反应的影响，研究结果表明：不管何种断层形式，断层位移量的增加都会导致结构相对位移及变形范围的增加，在逆断层条件下结构的应力应变作用更强，剪应力分布与断层形式也有很大的相关性，在结构反应的影响因素中断层倾角、破碎带宽度、结构埋深的影响程度依次降低。朱琳[79]运用ABAQUS软件对正交穿越黄土地区地裂缝的三舱矩形大断面管廊进行了数值模拟，对管廊在不同影响条件下地裂缝活动所造成的危害性进行研究，并针对地裂缝所造成的危害性从结构角度入手提出了设置不同变形缝的防范措施。闫钰丰等[80-81]以西安市某五舱非对称管廊为研究对象，采用Midas GTS有限元软件模拟及理论解析，分析了地裂缝错动作用下分段管廊的变形与受力特征，研究指出了结构沿纵向的变形区域，结构顶、底板的应变规律，提出了分段设缝、设置柔性接头等防治措施并对其进行了合理性验证。杨永强[82]利用ABAQUS软件建立了斜交地裂缝环境下三舱矩形管廊反应三维非线性分析模型，模拟研究不同影响因素下地裂缝时结构受力的影响规律及危害性，研究指出了在不同错位量、不同斜交角度下结构的变形形式及应力集中位置，并给出在工程建设中应避免小角度斜交地裂缝及设置变形缝减少地裂缝病害的建议。王启耀等[83]采用ABAQUS软件建立了以70°大角度斜穿地裂缝的双舱矩形管廊模型，模拟分析跨地裂缝段结构的变形与受力特征，分析结果指出了造成结构主要变形的形式和变形的原因、结构的应力状态及变化规律，并对此提出了在进行结构设计时应采取的措施。

3.2.4 中国地下综合管廊交叉节点地震响应数值模拟研究

赵丹阳[28]首次利用ABAQUS软件建立了两个单舱矩形管廊的十字形交叉节点三维整体分析模型，对在特定地震波单向及双向作用下交叉节点的地震反应进行了研究对比分析，研究分析结果表明：结构与土体在单一方向的运动特征基本保持一致，但在强震作用下却有较大差异，单向地震作用下与地震动传播方向垂直的结构位移响应比传播方向的更大，双向地震作用下非主震方向结构的位移响应更大，且节点易发生应力集中现象。杨仕升等[84]、姜龙等[85-86]利用ANSYS有限元软件对三舱矩形管廊典型节点在水平向、竖向和双向作用下的地震响应展开二维模拟分析，并对不同影响因素条件下管廊典型节点的地震响应进行了分析对比，研究表明，在三类方向作用下结构的响应规律基本一致，其中水平向地震作用对典型节点地震响应的影响占主导地位，板、壁交接处为典型节点的薄弱部位，并指出不同影响因素条件对典型节点地震响应的影响程度及规律。Wang等[87]利用ABAQUS软件研究了管廊十字型交叉节点的地震响应特征，研究表明交叉节点的存在增加了沿结构轴线方向振动的内力并引起剪力和扭矩的出现，在交叉节点处结构内力增加效应最为明显，弯矩成为结构截面的控制内力，扭矩成为另一结构截面的控制内力。上述研究主要是针对局部简单结构(如单舱交叉节点、通风口)的地震响应；而黄德洲[88]基于ABAQUS软件以某三舱、四舱矩形管廊中三舱-四舱复杂交叉节点为研究对象，建立了三维整体分析模型，展开了在硬质土、软质土条件下结构及复杂交叉节点的地震响应数值模拟研究，考察了土质及土体参数对复杂交叉节点结构地震响应的影响，研究结果表明：硬质土下交叉节点结构的相对位移沿结构深度逐渐增加，底板及构件连接处所受影响最大出现应力集中，软质土下交叉节点结构的地震响应都较硬质土下的明显，但变形趋势相似，应力值和应变值都随土体弹性模量及黏聚力的增加而减小，并提出在进行抗震设计及施工时应采取的应对措施。管廊交叉节点的地震响应研究目前还较少，需进一步展开这方面的研究。

3.2.5 中国预制装配式地下综合管廊地震响应数值模拟研究

黄臣瑞[89]借助Midas /GTS 软件以某三舱矩形上下分体预制装配式管廊为研究对象，对其进行了横向地震作用下的三维模拟分析，探讨了包括横向接头位置等因素对预制管廊地震响应的影响规律，利用反应位移法、动力时程分析法分别研究了纵向接头刚度、行波效应下对预制管廊地震响应的影响。黄文翾[90]利用ANSYS/LS-DYNA软件研究预制拼装管廊分块接头部位对管廊整体抗震性能的影响，首先对比分析了刚性接头和柔性接头的地震响应差别，在此基础上以整体现浇结构为参照分别研究了单舱、双舱、三舱矩形管廊不同分块结构形式位移及内力的地震响应，研究指出接头处是结构的薄弱环节，设计时应注意刚度及强度的要求，柔性接头内力偏小而变形偏大，而刚性接头恰好相反，在预制双舱断面结构设计时应优选五块的分块方式，针对三舱以上的大断面应选择分舱预制的方式。王鹏宇[32]基于ABAQUS软件首先研究了不同向及耦合地震作用下双舱矩形管廊结构及管道的响应，并考虑地震动差异对结构响应及管道与支座接触差异对管道响应的影响进行分析，最后深入分析了两种带接头的预制管廊体系在地震作用下的响应。杜青等[91]提出了预制装配式矩形钢筋混凝土管廊节段的三维分离式恢复力模型，基于ADINA软件采用反应位移法模拟分析了单个节段试件的各种抗震性能指标，并与试验结果进行对比分析，分析结果表明：该分离式恢复力数值模型能很好地模拟结构的抗震性能，并指出结构有较好的延性，顶板与侧墙连接处的节点区发生应力集中破坏，为地震破坏的薄弱区。刘俊伟等[92]基于Midas Gen软件，采用反应位移法对6度地震设防的叠合矩形双舱预制拼装管廊在地震作用下的响应展开研究，研究指出结构的节点转动刚度较低时会使结构顶板发生较大位移，舱室尺寸较宽时会导致较宽舱室发生较大的竖向位移。沙明元等[93]利用 FLAC2D软件，选取典型砂土液化断面，模拟了某强震区水下盾构管廊在不同地震波作用下管片及土体的地震响应，模拟结果指出不同地震波作用下，管片的位移变化规律及内力变化趋势相似，在EI-Centro波作用下结构的变形和位移较汶川波作用下的大。宋金可等[94]借助ABAQUS软件对港珠澳大桥沉管隧道进行地震时程非线性响应分析，研究指出了沉管隧道截面损伤区的部位，沉放深度对结构位移、截面应力、结构损伤程度影响都很大是沉管隧道结构面临的地震危害性大小的关键因素。该沉管隧道采用两孔一管廊横断面，是行车隧道与管廊合建的大型大断面复杂结构，该研究丰富了大型预制综合体结构地震响应方面的研究。

3.2.6 中国地下综合管廊从地震波及其入射角方面的地震响应数值模拟研究

岳庆霞等[11-12]基于ABAQUS软件建立了三维整体分析模型，通过FFT技术合成随机地震动波，并首次提出近似Rayleigh(R)地震波场的概念，研究了地震动输入形式、行波效应、近似R地震波等对管廊地震响应的影响，研究表明：地震动以位移输入方式具有更精确的结果，视波速越小对结构应变的影响越大，且随着视波速的增大，结构应变的变化渐趋平稳，对于浅埋等管廊结构R波的影响不容忽视，结构呈现整体弯曲变形，且表现出与剪切波作用不同的特点。Jiang等[95]基于ABAQUS软件，分析了在瑞丽波作用下管廊横截面的地震响应，研究表明瑞丽波是引起管廊等浅埋地下结构发生竖向振动的关键因素，在进行管廊抗震设计时应考虑瑞利波的效应。Li等[96]提出近似R波并通过FFT(快速傅里叶变换)技术获得瑞利波场，利用ABAQUS软件研究了R波作用下矩形单舱管廊三维动力响应，研究结果表明：结构主要发生整体弯曲变形、顶部变形大于底部变形且是其两倍左右，R波是控制浅埋结构响应和损伤的关键因素。罗韬[97]利用小波变换和傅里叶变换对地震波进行低频重构以获得整个近似R波场，并利用ABAQUS软件建立了三维单舱矩形管廊整体分析模型，模拟分析了结构在近似R波作用下的地震响应，研究指出在近似R波作用下结构以弯曲变形为主，结构上部应力峰值大于下部的。施有志等[19]研究了R波等对管廊地震响应影响的数值计算，基于Plaxis 3D软件，通过边界脉冲荷载生成R波，模拟分析了R波平行入射条件下双舱矩形管廊的加速度、位移、内力等响应，并以此为对比研究了不同的土体本构模型、结构断面、埋深及R波入射角等因素对结构动力响应的影响，研究结果表明：R波的传播对结构受力有不利影响，而且埋深越浅、入射角越近接垂直结构轴线、截面越小结构的动力响应越大，对结构越不利。在此基础上文献[20]还建立了三维有限元模型，研究通过的R波沿轴向与不同底部地震加速度横向共同作用下双舱矩形管廊的动力响应，研究指出底部横向地震波主要影响结构横向动力响应，沿轴向入射的R波主要影响多次脉冲荷载生成结构纵向动力响应，共同地震作用下结构的响应较单一作用下显著，不同底部地震加速度对结构的响应规律相似但大小有所差异。刘鹏程[98]、王英浩等[99]利用包头地区剪切波拟合成三种不同超越概率水平的地震加速度时程，基于Midas GTS 软件，对将三种拟合地震加速度时程以纵、横不同方向作用下土体及双舱矩形管廊的各类地震响应进行对比研究，研究结果指出对于长线型管廊结构进行抗震设计时既要考虑横向也要考虑纵向地震波的作用，并针对结构出现的薄弱部位结合规范要求提出了抗震设计建议。屈健[29]推导了连续固体介质中的弹性波动方程，基于 MATLAB 编程对地震动斜入射等效荷载进行了批量求解，以实现地震动斜入射等效荷载的输入，利用ABAQUS软件分析了在三维空间下SV波不同角度斜入射地震动输入时某双舱矩形管廊体系的动力响应，并分析了各因素对结构动力响应的影响。分析结果表明：随着斜入射角度增加，土体及结构切面上塑性状态不断增高、塑性区不断扩大，SV波以30°入射时结构处于最不利状态，大角度入射会显著改变结构横截面上应力分布及大小，其中结构角点处应力峰值最大，入射角度的改变也会改变结构的变形方向，廊体结构对管线有明显的隔震作用，针对加速度幅值、埋置、土体动弹性模量、土体泊松比对廊体结构动力响应的影响提出了相应应对措施。周晓洁等[100]利用ABAQUS软件，以天津海河两孔三管廊沉管隧道管段为研究对象，运用等效应力输入方法分析其在地震SV波斜入射下的地震响应，研究结果表明：结构在斜入射条件下的地震响应与垂直入射时有显著差异，结构的四个角点及板、墙连接处为薄弱部位，其中中隔墙最薄弱。在文献[101]还分析了地震波斜入射下层状场地中双舱矩形管廊地震响应问题，分析结果指出廊体结构在地震波斜入射与垂直入射下的地震响应有较大的差异，SV波以30°附近入射时地震反应最强烈，结构角点及中隔墙上下端为应力集中部位，在存有软土夹层或覆盖层越厚的情况下结构的地震响应更强烈。李铎[102]提出了基于三维无限元地震波斜入射等效荷载的输入方法，并利用ABAQUS软件分别对在P波斜入射和脉冲地震作用下某双舱矩形管廊体系的动力响应展开了研究，研究表明：输入P波时入射角增加会引起结构响应的增大，斜入射更易造成结构的破坏，相比非脉冲地震，脉冲地震对结构的响应具有放大效应，结构的顶部为薄弱环节，廊体结构对管线有明显的隔震作用，管线在P波以30°入射时处于最不利状态而结构却是在60°入射时，这与文献[29，101]在SV波斜入射下结构的最大响应结论差别较大，这同时也表明不同地震波对管廊结构的地震响应有巨大差别，展开不同地震波及不同入射角作用下地下结构的地震响应十分有必要。

3.2.7 中国地下综合管廊在关键影响因素下的地震响应数值模拟研究

岳庆霞[11]对影响管廊结构地震响应分析正确性的土体本构、土-结接触面、人工边界、有效应力法等关键影响因素进行了研究，并采用算例进行对比说明，在文献[13]通过推导动力方程说明位移时程输入具有更好的结果，进而详细分析了自由边界、无限单元、不同接触参数、不同视波速对管廊结构响应计算结果的影响，结果认为剪切波引起结构出现整体弯曲变形，不设置边界条件结构响应会有较大误差，接触面参数对结构应变影响较大，在行波效应下只需考虑视波速。施有志等[21-22]还研究了土-结构接触面参数对管廊地震响应的影响及管廊边界条件对地震动力响应的影响等，文献[21]以某单舱矩形管廊为例，利用PLAXIS软件建立二维有限元模型，对影响廊体结构地震动力响应的土-结构接触面参数进行了研究，研究考虑了三种地震动输入下接触面参数改变对结构内力及加速度的影响并于静力作用时结构的响应相比较，研究比较结果表明：在同等条件下，动力作用时结构的内力显著增大，采用不同地震动输入形式时结构的内力极值有所差异，其中采用底部地震波输入时的极值显著高于采用Rayleigh波输入时的极值，而与采用两者耦合输入时的差异并不大，结构内力及加速度的响应随接触面折减系数的增加而增加。在文献[22]中以厦门某地矩形、圆形预制管廊为例，基于PLAXIS软件建立了二维、三维管廊场地动力响应分析模型，分析了固定边界、黏性边界和自由场三种不同人工边界条件在Rayleigh波、与地震底部剪切波耦合作用下场地的地震动力响应，并以变形及PSA(概率安全评价)为指标对三种边界的有效性进行了评价，在此基础上提出了优化动力边界组合方法并分析其效果，研究结果指出在上述耦合地震动作用下对弹塑性地基的管廊进行地震动力响应分析时,人工边界可采用激励侧固定边界+远离激励侧黏性边界+其余侧自由场边界的组合方法。蒋录珍等[17]基于有效应力原理，建立二维分析模型，选取 El-Centro 波作为输入地震动，研究了土、结构特性对饱和土-管廊地震响应的影响，通过研究分析给出了在设计时应适当增加结构壁厚、减小埋深、提高结构刚度，在施工时适当进行地基处理来减轻结构地震反应及破坏程度的建议。廖智麒[103]利用ABAQUS软件详细分析了结构不同断面尺寸对管廊地震动力响应的影响，还研究了频谱特性、地震动强度及作用方向等因素对结构响应的影响，研究发现了截面尺寸与结构的加速度、剪切变形、应力幅值等反应的规律及各影响因素对结构响应影响的规律，并提出了应对措施。韩佳欣[104]基于ABAQUS软件从材料角度研究了配置玻璃纤维增强复合材料筋(GFRP筋)的某双舱矩形管廊的地震反应，在对仅配置GFRP筋、仅配置普通钢筋及混合配置GFRP筋和普通钢筋时结构的响应进行评价后提出采用混合配置的优化方案结合GFRP筋较优的抗腐蚀、抗拉、经济及普通钢筋较优的抗剪切、抗压性能以提高结构的抗震性能，并提出了浅埋管廊结构配置GFRP筋的抗震设计建议。

3.2.8 中国地下综合管廊其他方面的地震响应数值模拟研究

蒋录珍等[18]基于ABAQUS软件采用非线性弹簧单元来模拟接头作用，对带有横向接头的管廊进行了非一致地震激励的数值模拟研究，研究分析了模型箱边界效应、结构接头动力响应等。杨靖等[105]将结构及其周围土体视为梁单元及地基弹簧，建立梁-弹簧模型，利用反应位移法对某双舱矩形管廊进行纵向地震反应计算。蔡亮等[106]基于MIDAS Gen软件，同样建立梁-弹簧模型，利用反应位移法对某双舱矩形管廊进行横向抗震计算并与静力作用下结构内力对比分析，提出要加强结构角点的局部构造。施有志等[23]基于SAP2000软件，研究了反应位移法中基床系数、地层剪应力在不同计算方法下对结构地震响应的影响，且利用反应位移法对双舱矩形管廊进行抗震计算，在与PLAXIS软件的动力时程分析结果进行对比分析后评价了其适用性，并给出了地基弹簧刚度计算的推荐方法、地层剪应力及地震荷载的施加方法。唐征武[107]借助ANSYS软件，采用模态方法及时程方法研究分析了单舱矩形管廊结构整体及横断面的地震动力反应，研究认为对于长线型管廊结构中部的动载效应大，其中结构中上部应力最大，结构横断面上部的应力较大，中上部的动位移较大，对此提出应进行结构及支撑系统的抗震设计。周敏[108]将管廊结构简化为梁单元闭合框架，基于Midas Civil软件，采用反应位移法对某8度抗震设防地区的非对称式“田”字形矩形管廊进行水平地震作用下的横截面抗震计算及纵向变位验算，研究结果指出地震作用荷载组合效应值决定中隔墙及中隔板的配筋量。刘述虹[31]基于ABAQUS软件，以结构位移、混凝土损伤、管道应力等为指标，研究了单舱矩形典型管廊体系的地震响应特征，并与反应位移法对比分析，结果表明底板与侧墙连接部位损伤最大为薄弱位置，廊体结构能降低管道所受地震作用，但却先于管道破坏，应加强结构的抗震设计。郭恩栋等[109]选取了多条不同频谱特性的天然地震波作为输入地震动，利用ABAQUS软件，展开了单舱矩形典型管廊体系的地震响应研究，研究也得出与文献[31]同样的结果。杨乾[110]建立了管廊分支口管道理论分析模型，并利用ADINA软件模拟分析地震作用下管廊分支口管道的动力响应，研究指出分支口处非埋土段支管道更易发生破坏，但仍比直埋管道地震响应小，地震波输入方向、场地种类、地震烈度对分支口管道破坏的影响都较大。由浩宇[30]对管廊内部管道的震害影响因素进行详细分析，使用ANSYS软件建立了单舱矩形管廊体系的三维整体分析模型，通过对比分析埋深及隔震装置及其隔震系数对廊体内部管道的地震反应的影响，提出了适用中国的廊体内部管道的隔振减震设计方法。任建喜等[111]提出一种新型支墩结构，利用ANSYS软件，采用模态方法及时程方法，对比分析了普通支墩和抗震支墩的动力特性差异，分析结果表明抗震支墩能显著减少管道的加速度、位移及动荷载峰值，有效提升管道安全及保护管道。郭佳奇等[112]在统计管廊发生的灾害事故并对其灾害经行分类的基础上归纳总结出了管廊三大防灾减灾原则，对管廊地震等灾害产生机理进行了详细的分析与总结，提出了在接头处采用柔性接头、角部加强加密配筋、结构构件厚度满足最小值、管道设置隔震装置及抗震支吊架等应对措施。石振武等[113]基于韧性概念提出了防震视角下管廊韧性评价方法，建立了管廊防震性能可量化的韧性指标评价体系，这一新的尝试为未来管廊的设计、建设提供了新的思考角度。Li等[114]创造性地将GPS和InSAR技术结合用于评估位于地震带的某包头管廊的累积损伤，研究表明结合概率地震的统计，可以直观地预测未来结构的损伤指数，进而可以评估结构的累计损伤。

4 结论

管廊地震响应的相关研究不断得到丰富，主要取得了如下的研究成果。

(1)抗震加固及减灾方面：在国外，部分管廊经历了地震的破坏(如日本和美国)，相应的展开了大量的实例研究，针对滑坡、液化等提出了管廊抗震加固措施以指导抗震加固施工；在中国，针对液化、断层、地裂缝等也提出了相应的措施。

(2)试验研究方面：单一单舱矩形管廊有无接头的横向、纵向一致与非一致激励振动台试验研究取得了较多的研究成果，发现相较于一致激励，非一致激励下管廊结构的地震响应更明显，是结构产生纵向内力、变形的根本原因，进行抗震设计时必须要引起重视。

(3)场地条件方面：场地条件，尤其是冻土区、液化区、非均质土区、断层区、地裂缝区等特殊地质条件对管廊的地震响应有非常大的影响，会增大结构的变形及内力。

(4)薄弱部位方面：对于一般管廊结构，板墙结合处、角点处是其薄弱区；对于预制结构，研究指出接头处易发生应力集中是结构的薄弱区，节点转动刚度较低时会导致结构发生较大位移。

(5)地震波及地震激励方面：目前管廊多为浅埋结构，R波是其地震响应的关键控制因素；地震波的入射角度对其地震响应的影响较大;地震动参数对管廊结构的地震响应也有较大影响，必须要考虑。

(6)影响因素方面：土体特性、结构特性、结构埋深、材料特性、土-结接相互用、人工边界、地震动特性等因素是影响管廊地震响应的关键因素。

5 展望

目前，虽然取得了以上的研究成果，但鉴于仍然存在地下结构抗震问题的各种复杂情况及人们认识的有限性，相关研究仍需进一步的探索与完善。

(1)试验研究方面：虽然目前单一单舱矩形管廊的一致及非一致地震激励振动台试验研究取得了一些成果，但针对多舱矩形、圆形等复杂结构一致及非一致地震激励试验的研究还非常少，而管廊间交叉、上下穿越、近距平行、管廊近距离穿越其他结构、大型共建复杂结构体系等的一致及非一致地震激励大型试验目前更是未见相关研究报道。

(2)地表结构(群)相互作用研究方面：管廊作为长大型地下结构，不管是建在中心城区还是建在新区，都不可避免地会面临地表结构群引起的城市效应的影响。因此应展开地表结构(群)-管廊相互作用的一致、非一致地震激励动力特性和地震响应的研究。

(3)各影响因素耦合研究方面：虽然在单个影响因素对管廊地震响应的研究取得了一些研究成果，但其地震响应是由多因素控制，应进一步展开多因素耦合下的地震响应研究。

(4)管廊体系及隔震减灾研究方面：管廊因内含多种市政管网而有别于其他地下结构，尤其当供水、排水、燃气等管网内含介质时，会对管廊及管网的地震响应产生很大影响，但目前的研究多数只针对管廊结构本身的研究，对管廊体系的研究较少。因而需进一步展开管廊体系的地震响应及管网减震隔震的相关研究。

(5)高效计算方面：目前采用二维拟静力计算、二维和三维动力时程分析研究管廊地震响应都取得了一定的研究成果，但对于管廊当考虑城市效应、管廊群体系、复杂结构体系的相互作用时要建立复杂的三维模型体系，这对计算能力、工程人员的实际操作能力有较高的要求，难以实现和把握。因此为了实现复杂三维模型计算的可能，需开发出更加实用、高效的计算方法、计算技术及并行算法。

(6)新型管廊研究方面：随着材料科学、工程技术、新型工业科技的不断发展，会出现越来越多的新型管廊，如大型波纹钢管廊、竹缠绕管廊的应用等，都需要展开相应的地震响应方面的研究。而且近年来不断发展的3D打印技术在模型化、施工速度化方面表现出的优势，该技术也会在管廊中得到应用，对3D打印管廊地震响应及其地震可靠度的研究也是十分有必要的。