地铁车站结构地震反应模拟分析

应用ABAQUS有限元分析软件对天津市滨海新区不均匀软土场地地铁车站在地震作用下的反应进行模拟分析,从车站抗震性能、土-地铁车站结构位移、有无地下连续墙存在时的地铁车站结构应力及土-地铁车站结构动力相互作用等方面展开研究。研究结果表明:覆土层厚度对地铁车站结构应力、应变有一定影响,设计时应充分考虑;地震作用下,车站中柱底部及中层楼板应力较大,且柱与楼板交接点范围内应力较大;不考虑地下连续墙影响时,地铁车站结构位移及应力均明显增大,不利于结构抗震设计。     

地下连续墙对叠合墙式地铁车站结构地震反应的影响研究

针对现行地铁地下车站结构的常见叠合墙式结构设计方法和抗震分析方法中不考虑地下连续墙存在的现实情况,基于数值计算方法,建立了土–地下连续墙–地下结构静动力耦合非线性相互作用有限元分析模型,分析了地下连续墙存在时对地铁地下车站主体结构地震反应的影响规律。研究结果表明:地下连续墙的存在对地铁车站主体结构的抗水平侧移能力有一定的提高作用,使得其顶底间的最大相对位移有显著减小。从这一结果出发,似乎可以认为地下结构抗震分析中不考虑地下连续墙时可看作是地下结构的地震安全储备。但是,地下连续墙的存在明显改变地下结构的整体变形性态,进而导致地下结构的内力发生重分布,尤其使得大震时车站结构的顶、中、底板一些关键部位的地震损伤程度明显比不考虑地下连续墙时要严重;同时,地下连续墙对车站结构顶底板表面与土体间的相对摩擦剪力也产生明显的影响。     

天津地铁土城车站地震反应分析

针对天津地铁1号线土城车站工程,使用ANSYS程序,建立了粘性边界的有限元计算模型,运用模态叠加法对地下结构-土动力相互作用系统进行了分析计算,得出了地铁车站框架结构在天津波、人工波(中震)及人工波(小震)作用下的动内力、动位移地震反应。对现行结构设计进行了校核,分析了结构抗震的薄弱环节以及地震反应可能对地铁车站造成的破坏。     

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.     

地震作用下大型地铁车站结构三维动力反应分析

引入三维等效黏弹性边界单元,阐述波动散射问题的自由波场输入方法,推广应用于三维水平成层半空间模型,采用集中有限元质量模型和有限差分的概念将地震动场转化为施加在人工边界节点上的等效荷载。基于某大型地铁车站,利用大型通用有限元ABAQUS软件建立考虑土–结构动力相互作用的三维有限元整体计算模型,通过局部人工边界的施加,实现了开放系统向封闭系统的转换,对土–地铁车站结构动力相互作用的整体三维模型进行模态分析,得到车站以及地基的振型特征。分析地铁车站结构在SV波及P波地震波作用下的反应,得到相应的内力分布规律和结构不利位置。从分析结果可以看出,地震波横向SV波输入时对车站结构最不利,结构刚度突变位置的构件内力也存在突变,而P波对结构的轴力影响较大。     

可液化土层中地下车站的地震反应分析

由于液化后应力应变行为模拟的困难及数值计算的不稳定性,可液化土层中地下结构的动力反应分析是岩土工程的难点课题之一。基于作者提出的能够模拟饱和砂土液化后大应变响应的弹塑性循环本构模型,采用完全耦合的饱和土动力反应分析程序,对阪神地震中破坏的大开车站进行分析,说明考虑液化变形的土与地下结构动力相互作用分析方法及其有效性。从饱和砂土单元在液化过程中的应力应变响应角度,揭示了地层和车站的大剪切变形与饱和砂层液化程度的关系,分析了大开车站地震破坏的原因。     

地下结构地震反应非线性分析

基于动力有限元分析方法,运用大型有限元软件ANSYS及其提供的APDL参数化设计语言对某地铁车站进行了非线性动力响应分析,讨论了地基土及地下结构的动力响应规律,以期对实际工程建设有所裨益。     

地下车站结构地震时程响应分析

地铁地下结构的抗震研究对于提高城市的防灾能力具有十分重要的意义。本文采用MIDAS GTS NX有限元分析软件建立某两层两跨地下车站结构的三维有限元计算模型,利用动力时程分析法对地下车站结构在三种地震波激励下的位移和内力响应进行计算分析。研究结果表明结构具有良好的抗震性能,中柱的地震响应比其它位置大,是整体结构的抗震薄弱部位,有必要对其加强抗震设计。     

地铁车站地下连续墙分步开挖的结构分析

本文通过上海地铁二号线一期工程延伸段江苏路车站采用多道支撑地下连续培作为基坑开挖的支护结构的设计实例，介绍地下连续墙入土深度的计算确定，并通过模拟地下连续墙深基坑的分步开挖过程建立连续计算模型，采用有限元分析了墙内弯矩、墙体侧移、支撑轴力随开挖过程的变化。     

大型地铁车站地下连续墙结构的优化

节俭的前提是安全,在满足工程使用功能,保证结构强度、刚度、稳定及耐久性的前提下,通过优化设计,同样可以达到降低工程规模与投资,减小施工难度与风险的目的。     

地铁车站主体结构地震响应数值模拟分析

为实现沈阳地铁车站主体结构的抗震模拟分析,以沈阳地铁某车站为工程背景,应用有限元计算软件Midas-GTS,研究在El Centro水平地震动作用下,车站主体结构的地震响应特性。研究结果表明,构件连接处位移较大,构件连接处的节点相对位移峰值与地震荷载加速度峰值出现时间相同。在时间2s附近,危险截面的纵向相对位移最大,与地震波最大加速度时间一致;节点加速度峰值出现在柱顶,水平位置相同高度越高的节点的加速度峰值越大;结构构件连接处的节点应力较大,是车站结构抗震的薄弱环节,应在设计时进行合理的加固处理。     

地铁车站结构非线性地震损伤演化规律分析

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,建立了土-地铁车站非线性动力相互作用的有限元分析模型,分别研究了在中远场地震动和近断层地震动作用下地铁车站结构的塑性损伤行为,得出结构内部损伤场的分布,用损伤指数分别衡量结构局部和整体的损伤程度,并分析了在地铁结构非线性损伤演化规律。结果表明:地铁车站结构的损伤破坏区域主要是中柱的顶部和底部,不同楼层的中柱损伤破坏存在差异,局部和整体损伤指数时程变化规律一致,在变形累积效应下表现出非减特性。     

十字换乘地铁车站结构地震响应分析

换乘地铁车站结构由于其显著的空间效应以及其在地下交通线网中的重要性,其抗震性能值得关注。基于某十字换乘车站结构,建立其三维计算分析模型。其中将其简化为两方向相同长度和结构形式的地下框架结构,采用等价线性化模型Davidenkov模型考虑土体非线性。计算分析了不同地震动类型和幅值作用下换乘车站结构的地震响应规律。同时,将换乘站地震响应与典型的单体车站进行了比较,探讨了其空间效应及抗震性能。基于本文的计算分析结果表明:对于文中计算分析案例而言,由于换乘站端墙的影响,其空间效应比单体车站强,层间相对变形较小,因此其整体抗震性能优于单体车站。另外,由于换乘站平面尺寸相对较大,在一定程度上阻隔了地震波的传播,因而换乘站降低了土体地表响应,而单体车站则放大了土体地表响应。论文研究成果对换乘车站的抗震设计与分析具有一定的参考意义。     

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。     

两层双柱岛式地铁车站结构水平向非线性地震反应分析

采用在ABAQUS软件上开发实现的土体动非线性黏弹性模型模拟土的动力非线性,采用J.Lee提出的混凝土动力塑性损伤模型模拟隧道管片混凝土在循环荷载下的非线性特性,利用大型商业有限元软件ABAQUS对南京地区两层双柱岛式地铁车站结构的水平向非线性地震反应特性进行了数值模拟。数值分析表明:地铁车站在侧墙和顶板、中板和底板的连接处发生动应力集中现象,其中尤其是在中板和侧墙的连接部位动应力反应尤为严重;其次是上层中柱顶端和下层中柱底端出现很强的动拉压应力;在中板和中柱的连接部位也出现很强的动应力集中现象。这些计算结果表明,两层双柱岛式地铁车站结构的中柱和中板是地震反应最不利部位,这应引起地铁车站结构设计人员的重视。     

基于反应位移法的西安黄土地区地铁车站地震反应分析

以西安黄土地区地质条件为背景,采用ANSYS有限元软件建立模型,将反应位移法理论应用到西安市典型地铁车站结构进行地震反应分析。计算结果表明:在E2地震作用下,车站结构最大层间相对变形为1/2 097,未超过1/550,车站结构中柱轴压比未超过0.85的限值,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设计要求;在E3地震作用下,车站结构最大层间相对变形为1/1 444,未超过1/250,可以认为车站结构局部处于弹塑性工作阶段。     

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。     

基于振动台试验的黄土场地具有地上结构地铁车站地震反应特性分析

以兰州某地铁车站为研究背景,开展了黄土场地具有地上结构的地铁车站结构体系大型振动台模型试验.测试并分析了模型体系的基频、加速度和水平位移反应以及模型车站的应变和侧墙处的动土压力反应等.结果 表明:浅层地基土及埋置于其中的模型车站地下结构的加速度反应对地震动频谱特性具有较高的敏感性,而深层地基土及模型车站地上结构的加速度...     

黄土地区地下道路结构地震反应分析

以地下道路结构为研究对象,通过文献查阅获取西安地区典型黄土地层参数。基于Midas-GTS有限元分析软件,建立地下道路横断面的二维平面有限元分析模型。对土体和结构材料本构模型及相关参数、黄土地基计算范围的选取、阻尼以及边界条件设置等系列问题进行探讨。对黄土场地地下道路结构进行初始应力的地震时程反应数值分析,得到黄土场地地下道路结构的内力分布。分别利用时程分析的结果和规范推荐的简化方法,求得地下道路结构横断面反应位移法计算所需的基本参数。基于Midas-Gen有限元分析软件,采用反应位移法对地下道路结构横断面进行分析。计算结果表明,2种方法结果差异较大,直接影响结构配筋的控制工况。因此,在对西安黄土地区地下道路结构进行设计时,有必要对地震作用进行专门的计算,并且不建议采用规范推荐的简化方法。