钢管混凝土中柱地铁车站结构地震响应规律

为提高和改善地下结构抗震性能,现有地铁车站结构通常采用钢管混凝土中柱,主要考虑混凝土中柱类型对地铁车站结构的地震响应影响,以两层三跨地铁车站作为研究对象,采用OpenSees有限元软件建立土-地铁车站结构二维整体有限元模型,并基于合成人工地震动输入土-地铁车站结构整体有限元模型,对模型进行非线性时程分析,研究钢管混凝土中柱地铁车站地震响应规律。结果表明：多遇地震动和设防地震动作用下,钢管混凝土地铁车站顶层中柱最大层间位移角相较于钢筋混凝土地铁车站分别降低了5%和1%,底层中柱最大层间位移角下降幅度仅为24%和8%;罕遇地震动作用下,钢管混凝土中柱使地铁车站顶层和底层最大层间位移角分别降低了9%和7%,钢管混凝土中柱底部在最大变形时刻承受的剪力增加了7%;极端地震作用下,地铁车站结构产生较大变形,钢筋混凝土中柱出现破坏时刻钢管混凝土中柱并未破坏,钢管混凝土中柱对地铁车站结构抗震性能提升作用显著。     

竖向强震作用下密贴地铁地下交叉结构动力响应分析

研究密贴地铁地下交叉结构的地震反应特性,对地铁地下结构穿越工程的建设和安全运营有着重要的现实意义。利用 FLAC^3D 有限差分程序对北京地区典型密贴地铁地下交叉结构进行了地震响应的数值模拟分析,研究了竖向强震作用下地铁区间隧道密贴下穿地铁车站结构体系的地震反应特性,并与单一地铁车站的地震反应特性进行了比较,研究表明：密贴地铁车站交叉主体结构由于车站-隧道结构间的相互作用,较单一地铁车站主体结构竖向位移及受力具有明显的增减,并与输入地震动的特性有关,且各监测部位增减幅值基本一致;由于土体对地震动高频成份的显著滤波作用,因此高频丰富的汶川卧龙波作用下地铁车站主体结构竖向相对位移差–时程及应力差–时程明显小于低频丰富的阪神波作用下地铁车站主体结构竖向相对位移差–时程及应力差–时程;地铁车站主体结构竖向相对位移差 - 时程及应力差–时程对于输入地震动的峰值加速度不太敏感。     

地震斜入射下大跨地铁车站动响应分析

为分析地震动斜入射下大跨拱顶地铁车站结构的抗震性能,以沈阳地铁2号线新乐遗址站为研究对象,基于粘-弹性人工边界,同时考虑土-结动力相互作用,采用ANSYS软件对其在SV波作用下的动力响应进行了分析,结果表明:与垂直入射相比,地震动斜入射时的车站结构水平位移峰值将随入射角度增大呈增大趋势,且变化幅度递增;在结构不同位置,弯矩峰值或增大或减小。同时,地震动频谱特性对结构的动力响应影响显著。     

跨倾滑正断层桥梁地震响应数值模拟

为揭示跨倾滑正断层桥梁的地震响应规律，以海文大桥跨断层引桥为研究对象，根据地震震级和断层参数间的关系构建了铺前-清澜断层的物理模型，并基于空间随机场模型生成该断层滑动的空间非均匀分布；采用基于断层破裂物理过程的地震动混合模拟方法生成断层两侧可能发生的最大永久位移地震动；同时，采用OpenSees建立了全桥三维动力有限元模型，分析了永久位移地震动频带、桥梁与断层相对位置、竖向地震动及减隔震方法对该桥地震响应的影响规律。研究结果表明：所采用的地震动模拟方法可以合理考虑断层断裂的复杂性，生成地震动的反应谱在短周期段和设计反应谱吻合良好，在长周期段具有显著的滑冲效应特征，可有效模拟断层两侧的永久位移地震动;在跨断层桥梁地震响应分析方面，断层错位和高频带地震动对跨断层桥梁地震响应均有较大的贡献，跨断层桥梁地震响应分析须采用具有永久位移的宽频带地震动作为地震动输入，仅采用高频带地震动或者采用断层错位进行静力分析均会低估桥墩的地震响应；而位于断层同侧的桥梁主要受高频地震动的影响，跨断层桥梁的地震响应远大于断层同侧桥梁的响应；不考虑竖向地震动会低估跨倾滑断层桥梁纵桥向的地震响应，且跨径越小竖向地震动的影响越大，在进行跨倾滑断层桥梁抗震设计时，应选取较大跨径的简支梁桥来减轻竖向地震动的影响。同时，合理的限位拉索设计可利用桥墩的抗震能力明显改善跨断层桥梁的支座变形，减小因断层错位引起的桥梁损伤。     

框架式地铁车站结构大地震近场地震反应特性的三维精细化非线性分析

基于 ABAQUS 软件的 32CPU 显式有限元并行计算集群平台,建立了深软地基土–框架式地铁地下车站结构体系三维精细化非线性地震反应分析的有限元模型,数值模拟了汶川大地震清平波、卧龙波和 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下深软地基上三层三跨框架式地铁地下车站结构地震反应特性的差异。结果表明：大地震近场强地震动将对深软地基上地下车站结构造成严重损伤,甚至发生塑性破坏或坍塌,柱、楼板、侧墙的结合部位是抗震的不利位置,中柱为抗震最薄弱构件,输入近场地震动的峰值加速度和频谱特性对地下车站结构的地震反应均有很大影响;地下车站结构的地震反应具有明显的空间效应,且在大地震近场强地震动作用下地下结构会产生单向累积的永久位移;清平波、卧龙波作用下地下车站结构的地震反应远大于 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下的地震反应;结构浅埋部分的地震损伤比深埋部分更大。     

城市典型地铁车站结构地震响应分析

以武汉某典型两层三跨岛式地铁车站为工程背景,考虑土—结构相互作用,利用有限元软件ABAQUS对该地铁车站在水平向及水平向与竖向地震动联合作用下的地震响应规律进行了研究,研究结果可为地铁车站抗震设计提供参考。     

考虑地震动空间变化的曲线梁桥随机振动分析

为了从随机振动的角度研究地震动空间变化对曲线梁桥抗震性能的影响,以一座4跨混凝土连续梁桥为例,考虑了不同视波速、不同相干性以及不同场地条件对结构地震响应的影响,采用虚拟激励法对曲线梁桥在多维多点地震作用下的抗震性能进行了随机振动分析。结果表明:地震动的空间变化性会对曲线梁桥的地震响应产生显著影响;与一致激励相比较,结构在空间变化地震作用下的地震响应增大了2%~55%。其中场地效应对结构响应的影响最大。因此,在抗震设计中应充分考虑地震动的空间变化,以免低估结构的地震响应。     

拱形钢结构的自振特性及地震响应研究

作为一种典型的推力结构,拱形钢结构的动力特性和地震响应的影响因素众多,包括矢跨比、轴线形式、拱脚条件、结构形式（单拱、上承式拱、组拼拱）等自身参数,以及地震输入方向等地震动参数。为了揭示各因素的影响规律,本文基于数值计算分析,对拱形钢结构的自振特性和地震作用下的动力响应进行了参数化研究,总结了主要参数的影响规律。首先,对于钢拱的平面内振动和空间振动的自振特性,讨论了矢跨比、轴线形式、纵梁与拱肋刚度比、横撑刚度的影响。接着,针对地震作用下的钢拱结构,考察了地震输入方向、弹性拱脚对其位移和内力的影响规律。研究表明,矢跨比对钢拱平面内振动影响显著,矢跨比较大时水平振动明显;对于钢拱的抗震计算,一般应考虑水平纵向地震的影响,矢跨比较小时也应考虑竖向地震的影响;拱肋向内倾斜形成提篮拱可显著提高空间稳定性;拱脚弹性水平支承的钢拱由于推力结构受力特点削弱,在竖向地震作用下其受力更为不利。     

地震动强度参数与地铁车站结构动力响应指标分析

影响地铁车站动力响应的地震动强度参数有多种,研究地震动强度参数和结构地震响应指标的关联性对地下结构抗震设计具有重要的现实意义。为了研究近场地震动作用下适用于评价地铁地下车站的地震动强度参数,以大开地铁车站为原型,基于非线性时程分析结果,通过对22个地震动强度参数与结构地震响应指标进行双对数线性回归分析,从有效性、实用性和效益性对地震动强度参数与结构地震响应指标进行分析评价。研究结果表明:以地表峰值加速度PGA为代表的加速度型地震动参数以和加速度谱强度ASI为代表的谱相关型地震动参数更适合用于研究单层地铁车站结构,适合用于预测结构在地震作用下的动力响应;顶底板层间位移角、中柱底部剪力和中柱底部弯矩适合作为预测地铁地下结构的动力响应指标。     

基于IDA的既有大跨空间钢结构三维地震易损性分析

为研究不同地震作用强度下大跨空间钢结构发生破坏状态的条件概率,定量描述结构的抗震性能,以榆林某实际工程为研究对象,采用SAP2000建立合理的分析数据模型,选用ATC-63推荐的22条远场地震动记录,对结构进行三维地震波激励下的增量动力分析,地震动强度参数选择PGA（峰值地面加速度）,以基于结构节点最大位移的损伤指标作为评价指标,根据时程分析的结果,分析此大跨空间钢结构超越各损伤状态的概率。研究表明：此大跨空间钢结构抗震性能优异,有充足的抗震潜能,并且在大震作用下,结构倒塌的概率较小。研究成果可为大跨空间钢结构的抗震设计、地震损失的评估和预测提供参考。     

地裂缝场地地铁车站动力响应振动台试验研究

地震和地裂缝耦合作用严重威胁着地铁工程的安全.通过开展地裂缝场地(穿越地裂缝)地铁车站结构模型的振动台试验,分析了地震作用下地裂缝场地土的加速度反应、裂缝发展和车站的加速度、应变等动力反应规律.试验结果表明:模型土在临近地裂缝的一定范围内地震响应较大,且距地裂缝相同距离处,上盘的加速度响应整体上大于下盘;地裂缝场地地铁...     

顺层岩质边坡地震动力响应及地震动参数影响研究

 利用FLAC2D建立顺层岩质边坡模型,分析其在地震作用下的动力响应规律,研究地震动参数对其动力响应的影响。结果表明：顺层岩质边坡在地震作用下失稳主要由结构面控制,位移主要发生在潜在滑移面上部岩体中;对地震波存在垂直向和临空面放大作用,其滤波作用没有土质边坡明显,不同岩层会对某一频率的波产生明显的放大效应;当振幅、卓越频率增加时,坡肩下方的加速度放大系数呈递减趋势,且在强度相对较低的岩体内较明显,但随着振幅增加,边坡动力响应增强;各处加速度放大系数受地震动持时影响较小,剪应变增量受其影响较大。当振幅、持时增加时,边坡位移呈增大趋势;当卓越频率增大时,边坡位移减小。同时,证实了地震边坡破坏由上部拉破坏与下部剪切破坏组成,研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。     

双层地铁车站的强地震反应分析

采用动力时程分析法对一双层地铁车站进行了地震反应分析.结果表明,地震引起的地基变形是影响地下结构动力反应的决定性因素,结构峰值变形反应与自由场峰值变形反应之间近似存在简单的线性关系.与地上框架结构相比,地下结构的地震变形反应相对较小,但内力反应很大.此外计算结果还显示,相对于设计基本地震加速度,地面与基岩间的水平峰值相对位移（PGRD）对于地下结构抗震分析及设计而言是一种更为合理有效的设计地震动参数.     

近场强震作用下上海地区百米高层建筑地震动反应分析

首先,依据汶川地震中不同震中距基岩地震波记录,选取假设上海近场发生M8.0级强震时的基岩地震波.然后,对上海某百米高层建筑场地进行深覆盖土层地震反应分析,获得该场地在近场强震时的地表波.最后,以此百米高层建筑为例,分析该结构在此地表波作用下的地震动反应特点,从而评估近场强震对上海高层建筑的影响.分析结果表明:结构在双向地震动作用下的反应与单向地震动作用下的反应有明显不同.其中,地震动垂直分量对结构顶层节点竖向反应放大作用显著;地震动水平分量对结构顶层节点三个方向反应都有放大效应;地震动水平分量对结构层间位移角起决定性作用;地震动水平分量对结构底层角柱内力的影响大于地震动垂直分量对其的影响.     

超高层钢管混凝土重力柱-混凝土核心筒结构振动台试验研究

提出一种新型的钢管混凝土重力柱-核心筒结构体系,通过地震模拟振动台试验验证其抗震性能。以实际超高层钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒建筑结构为参考,将钢框架梁与柱或核心筒的刚性节点改为螺栓连接的铰接节点,简化结构并制作1/40的缩尺结构模型,采用4条地震动记录进行不同工况的振动台试验,分析结构的震损特点、动力特性、侧向位移、层间位移角、扭转角、地震惯性力、楼层剪力和倾覆弯矩等。结果表明：震损主要出现在下部楼层的混凝土楼板与柱连接、楼板与核心筒连接、楼板与钢梁连接、核心筒角部等部位;基本自振周期和阻尼比随震损增加而增大,动力放大效应减小,长周期地震动反应显著,侧向变形和层间位移显著增大;外排架柱的层间位移主要为不产生内力的刚体转动,核心筒层间位移角达1/26,超过规范JGJ 3—2010中规定的框架-核心筒结构体系不倒塌限值的3.85倍而未出现倒塌;外排架抗扭刚度小,结构扭转反应由核心筒主导;地震惯性力和楼层剪力受地震长周期分量的影响小,随结构损伤增大楼层内力增加幅度减小。     

可液化场地地铁车站结构地震破坏特性振动台试验研究

模拟大震主、余震地震动作用,开展了石膏模型的三层三跨地铁地下车站结构地震破坏特性的振动台试验,测试与分析了可液化地基土的加速度、振动孔压、地表震陷和模型车站结构的加速度、水平向相对位移、应变、侧墙动土压力反应及其空间效应,再现了喷水冒砂、地表裂缝、震陷及模型车站结构上浮、构件裂缝及局部破损等宏观震害现象。研究结果表明：在主震作用时,地基土液化持续时间长、振动孔压消散趋势不明显,地基土的加速度放大效应降低,液化地基呈现出显著的减震与低频集中效应;余震作用时地基土振动孔压的消散较为明显;模型结构峰值加速度反应沿高度增大,侧墙动土压力反应沿高度呈中间小、两端大的分布模式;模型结构中柱的峰值应变反应最大,且中柱左右两侧的峰值应变与损伤程度沿高度呈S形分布;可液化地基土与模型车站结构的地震反应存在显著的空间效应现象。     

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构整体缩尺模型振动台试验研究

北京大兴国际机场航站楼大跨度曲面钢网格结构超长超大,支承C形柱结构形式新颖受力情况复杂.为此,设计并制作了1/60缩尺模型,通过振动台试验研究其在8度多遇、设防、罕遇地震作用下的动力特性,并分析其在单向、双向、三向地震动情况下的加速度、位移和应变等地震响应.试验结果表明:模型整体结构在三向地震动作用下反应最大,且结构受...     

地铁车站的抗震分析研究

地铁结构抗震分析是地铁结构设计的重要组成内容.本文简要阐述三种抗震计算方法,将反应位移法理论应用于厦门市轨道交通1号线一期工程中山路西站车站结构的地震反应分析,计算结果表明：在中震作用下,车站的中柱轴压比未超过0.85的限值,结构最大层间位移比均小于1/550,可以认为结构处于弹性工作阶段,构件截面及配筋均满足抗震计算要求;在大震作用下,车站弹塑性层间位移未超过1/250的弹塑性层间位移限值,可以认为结构局部处于弹塑性工作阶段;最后提出抗震构造措施.本文研究方法和研究成果对地铁车站结构抗震设计具有指导意义.     

墙式连接金属阻尼器RC框架振动台试验研究

为研究金属阻尼器墙式连接方式的有效性,检验金属阻尼器对RC框架的减震效果,设计并制作1/4缩尺的4层无控结构(纯框架)和减震结构(设置金属阻尼器)振动台试验模型。选取一条人工合成地震动和Takatori天然地震动,调幅到不同地震动强度进行振动台试验,对模型结构动力特性(自振频率、阻尼比)和结构响应(位移、加速度、剪力)进行对比研究。试验结果表明：金属阻尼器同时给结构提供附加刚度和附加阻尼,减震结构的整体刚度始终大于无控结构,减震结构的阻尼比相比于无控结构大幅增加,减震结构的位移响应控制效果显著。金属阻尼器的墙式连接形式具有足够的稳固性和有效性,小震下连接部位无损伤,中震下连接部位出现细微裂缝,大震下结构梁与墙肢交界处出现剪切裂缝,但仍能够保证连接的可靠性。基于试验数据得到的阻尼器位移占比为0.4～0.6,在后续研究中,应进一步研究如何保证较大的阻尼器位移占比,以充分发挥阻尼器的作用。此外,近断层地震动对结构地震响应的影响仍需进一步研究。