连体并行地铁车站结构地震响应分析

基于ABAQUS软件建立了大开洞连体并行地铁地下车站结构的三维有限元数值模型,考虑近远场地震波的频谱特性、混凝土塑性变形及损伤的影响,数值模拟了不同地震类型作用下,连体并行地铁车站结构非线性地震反应特性的差异.结果表明:地震波的频谱特性对连体并行地铁车站结构的动力响应及损伤有很大影响,地震波主频率与结构自振频率越接近,结构损伤越严重;连体并行地铁车站结构拉、压损伤分布呈左右对称,开洞侧墙的顶部和底部、洞口两侧45°扇形范围内结构的楼板及中柱损伤最为严重;连体并行地铁车站结构侧墙开洞比例小于1/3时,开洞层的位移变化率最大,具有显著的空间效应,应当按空间问题进行地震反应分析,当侧墙开洞比例大于2/3时,开洞层的位移变化率不变,可近似按平面应变问题处理.研究成果对提高该类地铁车站结构的抗震性能提供了合理的参考与指导.     

地铁车站结构近远场地震反应特性振动台试验

以南京某地铁车站为研究背景,考虑近、远场地震动作用,研究可液化场地上三跨三层地铁车站结构大型振动台模型试验中存在的问题和解决方法,包括柔性模型箱、动态数据采集系统的研制和结构模型、地基土相似准则的确定.测试地铁车站结构的加速度、水平位移、应变反应和地基土孔隙水压力、加速度、震陷及作用于侧墙的动土压力反应.结果表明:在近、远场地震动作用下地基土呈现低频放大现象,由于近、远场地震动的频谱特性不同,放大效应的程度和频率范围差异较大;在远场强地震动作用下地表浅层土的基频与远场地震动的主频接近,地表浅层土的地震动放大效应显著;地下结构的存在显著影响周边土体的地震动特性.     

大型密贴交叉组合地铁车站地震响应分析

以北京地铁新建10号线公主坟站密贴下穿既有1号线公主坟站为工程背景,利用FLAC3D有限差分程序进行数值模拟分析,研究了大型密贴交叉组合地铁结构的地震响应特性.结果表明:在强震作用下,上下层车站结构会产生相互作用,引起一段距离的错位运动,故应增强上下层车站结构整体性,以提高抗震性能;相同横截面高度,中柱顶部与底部的地震响应均大于车站边墙结构;交叉部位与非交叉部位地震动特性具有大致相同的变化规律,非交叉部位结构各测点的相对水平位移、水平加速度均大于交叉部位结构,而不同位置的监测点水平应力变化率无明显规律.     

埋深对可液化场地地铁车站地震响应的影响

为分析埋深对可液化场地地铁车站结构的地震动响应影响规律,在OpenSees开源程序平台和Biot动力固结理论基础上,采用修正的多屈服面塑性砂土动力本构模型,同时考虑结构动力非线性的纤维截面单元,建立饱和砂土场地-地铁车站结构相互作用数值计算模型,并分析了在地铁车站不同埋深情况下,场地的加速度反应谱及结构变形和内力的动力响应.分析结果表明,随着车站结构埋深的减小,场地特征点处加速度β反应谱峰值变大,且各埋深工况均呈现出明显的场地放大效应;随着车站结构埋深的增加,各关键截面动内力峰值变大,而对应的层间位移角极值和结构上浮量均呈现减小趋势,其中中柱上端部截面受埋深影响程度最为显著.     

地铁车站-隧道连接段结构地震响应分析

为了研究地铁车站-隧道连接段结构的地震响应规律,为其抗震设计提供依据,根据天津地铁一号线的实际工程背景,对地铁车站-隧道连接段结构建立有限元模型,并进行弹塑性动力时程分析.着重从地下结构柱和侧墙的内力响应、位移响应,结构整体变形以及车站与隧道连接墙应力响应等方面考察地铁结构在多遇、偶遇和罕遇地震激励下的抗震性能.结果表明:在地震作用下,地铁车站的中柱顶、底端出现动拉压应力,侧墙与各层楼板连接处应力较为集中;车站-隧道连接墙体上的隧洞口周围出现很明显的应力集中现象;车站侧墙变形从底板沿高度增加,中柱由于受力复杂呈现"S"型破坏模式.在实际工程中应针对这些薄弱环节采取相应的加固措施,研究成果可为地下工程的抗震设计提供理论依据与参考.     

天津软土地区地铁车站结构的三维地震响应

采用黏弹性边界,建立土-结构相互作用的三维动力模型,对软土地区的天津地铁5号线月牙河路站进行三维数值模拟,重点分析了在天津波输入下,地铁车站中柱关键部位的应力、加速度和下层中柱的水平相对位移时程响应．研究结果表明：地铁车站中柱与顶板、底板和中板的连接处为应力集中的薄弱部位,下层中柱的水平相对位移和水平方向加速度反应主要由水平地震作用控制．     

地铁车站结构的地震能量反应

将地基土-地铁车站结构体系视为平面应变问题,采用Davidenkov动力本构模型和动塑性损伤模型,分别模拟土体和车站结构混凝土的动力特性,研究了中远场地震动和近断层地震动作用下地铁车站结构的能量反应特征.结果表明,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能随地震动作用时间单调增加,输入地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有显著影响;中柱的滞回耗能分布沿结构层间自下向上依次减少;侧墙的滞回耗能主要分布在顶层和底层;梁板的滞回耗能分布较为均匀,但顶板的耗能相对较多;中柱的滞回能量耗散最为集中,在地铁车站结构的抗震设计中应加强中柱的抗震措施.     

站-桥同位合建工程中地下结构的地震响应

地铁车站与高架桥同位合建(站-桥合建)工程能缓解城市交通拥堵和节约建造空间,但其动力响应机制和地下结构地震反应特性不甚明确。利用有限差分软件建立站-桥合建工况和单一车站工况对应的三维模型,首先进行静力计算,分析两类工况的受力变形规律,在此基础上分析在输入El-Centro波和Kobe波时两类工况中地铁车站的层间位移角、应力变化规律以及薄弱位置;最后深入研究高架桥的桥梁荷载和高度对地铁车站地震反应的影响规律。结果表明：随着基岩输入加速度的增加,高架桥对地铁车站层间位移角和最大应力的影响增大;站-桥合建工况中车站楼板两端容易发生受拉破坏,大震时应增加对车站中柱的关注;层间位移角随桥梁荷载线性增加,随桥梁高度非线性增加,应力随两者均呈线性增加。     

可液化土层对地下结构地震影响的振动台试验

针对目前地铁区间隧道建设中常见的单层双跨断面形式结构,开展结构整体位于可液化土层、结构底部存在可液化土层、结构位于非液化土层3组振动台试验,分析地基土加速度、孔隙水压力和结构位移之间的关系. 结果表明,地基土加速度放大系数沿埋深受地震动、地震动峰值、场地的影响展现出不同的变化规律;紧邻结构两侧位置处土体不易液化;结构底部0~45度范围内土体容易液化;液化程度最严重区域分布在结构水平两侧一定距离处和结构底部两侧位置;超孔压比数值分布大小同地震波自身Arias强度有很好的对应关系.     

地铁车站地震破坏离心机振动台模型试验研究

为揭示地下结构地震破坏机理,采用离心机振动台试验模拟地铁车站地震破坏过程.试验利用低强度微粒混凝土和钢丝制作了1∶50的单层双跨地铁车站模型;采用砂雨法制备了相对密实度为45%的地基模型并用硅油对其饱和;研制了适用于不同尺寸地基模型的真空饱和装置;监测了在离心加速过程中和峰值加速度分别为0.08g和0.20g的宁河波作用下地下结构及其周围土体的响应.试验结果表明：在车站结构和上覆土体自重作用下,车站立柱承受较大的轴向压力;在弱震（0.08g）作用下,结构附近土体超静孔隙水压力消散明显快于同深度其他位置土体;在强震（0.2g）作用下,3根立柱柱底发生破坏,是整个车站结构的薄弱点,车站侧墙与底板交界处出现明显裂缝.     

偏压异型深基坑支护结构内力和变形分析

以合肥地铁1号线、2号线换乘站大东门地铁偏压异型深基坑工程为背景,采用FLAC3D建立数值计算模型模拟开挖施工过程,考虑支护结构与土体的相互作用,计算和对比分析偏压异型深基坑地下连续墙的内力和变形,得到其分布规律。结果表明:深基坑支护结构异型点的主应力比直臂部分的主应力大,而且应力集中现象也较为明显,水平方向的变形比同等条件下直臂部分也要大,异型部分的受力和变形都是深基坑的最不利情况。     

地铁车站复合墙结构体系受力特性

针对地铁车站复合墙体系受力变形规律与理论计算结果存在较大差异,围护结构土压力分布规律和主体结构内力具有不确知性的问题,采用EPS板(聚苯乙烯泡沫)代替防水垫层进行模型试验和数值模拟,对比分析复合墙和叠合墙体系受力、变形特性,得到墙后水平土压力、周围地表沉降、结构体系内力等变化规律。结果表明:复合墙技术具有良好的卸荷作用,可有效改善地铁车站主体结构受力状态;卸荷效果随EPS板厚度增大或弹性模量减小而增强,但地连墙弯矩会随着卸荷作用的增大而增大,因此,并非EPS板厚度增大或弹性模量越小就越好,而是需要确定合理的减载参数;复合墙体系会引起较叠合墙体系更大的周围地表沉降,本文条件下的主要影响区域为0.60H～1.25H(H为基坑深度),沉降差约为12%。     

斜入射地震作用下地铁车站结构抗震性能分析

为了分析斜入射地震作用下地铁车站结构的抗震性能,以苏州地铁一号线星海广场车站双层地下结构为分析对象,建立了地震反应三维实体有限元模拟模型,模拟了斜入射地震作用下地下结构与围岩土体系统的三维地震反应,系统分析了大型地下结构地震反应的空间效应与永久变形规律. 结果表明:土体在地震作用下产生了不可恢复的塑性变形,主要为地表沉降,并显著受地震动入射角度的影响. 大型地下结构地震反应的空间效应显著,纵向地震反应表现为中柱较边柱强烈,永久变形大;横向地震反应表现为内侧柱较外侧柱强烈,永久变形大. 中柱是地下结构抗震最薄弱的部位,结构设计时建议中柱采用铰接,只承担竖向荷载,不承担水平剪力,将有利于提高地下结构的整体抗震性能.     

软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应分析

利用ANSYS有限元分析软件,研究天津软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应。以和平路地铁站为例建立了三维计算模型,对其进行动力时程分析,找出接头部位的应力集中关键点,从而分析了隧道与车站之间的相互作用影响。研究表明:水平方向和竖直方向地震波都会改变车站与隧道接头结构的主应力大小;在接头截面上,水平方向变形主要由水平地震作用控制,竖直方向变形主要由竖直地震作用控制,地震导致的竖向变形大于横向变形。     

软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应分析

以天津市和平路地铁站为例,建立三维计算模型,对软土地区地铁车站与隧道接头结构进行动力时程分析,找出接头部位的应力集中关键点,分析隧道与车站之间的相互作用影响。研究表明：水平方向和竖直方向地震波都会改变车站与隧道接头结构的主应力大小;在接头截面上,水平方向变形主要由水平地震作用控制,竖直方向变形主要由竖直地震作用控制,地震导致的竖向变形大于横向变形。     

双曲线冷却塔在多维地震下的区域易损性评价

为探讨某在役钢筋混凝土冷却塔结构不同部位的地震易损性,通过数值模拟进行分析.应用ABAQUS软件建立分析模型,根据结构所在场地选择一系列合理的地震动记录并对结构进行增量动力分析;选取了材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和强度参数,将结构沿高度方向分为13个区域,并将结构的破坏状态划分为5个等级;在结构底部分别输入单向、水平双向和三向地震作用,对所得结构响应进行回归分析并建立概率地震需求模型,最终得到结构沿高度方向的区域易损性曲线.分析结果表明:上部塔筒的损伤概率较小,人字柱的损伤概率明显大于结构的其他部分;结构底部的人字支柱是结构的最薄弱部位,可根据需要对其进行加固,而塔筒的抗震性能优异.     

钢管混凝土 Y 形柱抗震性能试验研究

为了检验地铁车站地下大空间结构柱的抗震性能,对北京市某地铁车站公共设备区地下空间结构使用的单层钢管混凝土Y形柱进行低周反复荷载试验研究,主要介绍了缩比试件的设计、制作、安装和试验的方案、进行过程及结果,给出了钢管混凝土Y形柱的水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、等效刚度曲线和等效阻尼比曲线统计数据,以及部分主要位置的荷载-应变曲线.试验结果及分析表明:Y形铸钢件、圆形截面钢管混凝土柱、顶板等各部分连接安全可靠,能够保证整体结构工作性能良好;试件滞回曲线较饱满,试件等效阻尼比随水平位移的增加而增大,试件耗能规律稳定,表明弹塑性变形能力和抗震性能较好.据实测应变推测,可能的薄弱部分是钢管柱底部、圆钢管与Y形铸钢件连接处和Y形铸钢节点分叉处.