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.     

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.     

交叉地铁车站地震响应分析

结合某正在规划中的相互穿越地铁车站结构,考虑单个地铁车站和两个交叉地铁车站的情形,分别建立各自的计算模型,计算在该地区人工地震波作用下地铁车站的地震响应,分析交叉地铁车站的地震响应规律以及两交叉地铁车站地震响应的相互影响规律。计算分析表明:该交叉地铁车站满足该地区的抗震要求;浅层地铁车站的相对变形要大于深埋地铁车站;下层地铁车站的相对变形较小,柱端弯矩较小,但由于埋深大,其底板弯矩较大;下层地铁车站的存在为上层地铁车站起到了一定的隔震作用。研究成果可为地下相互穿越工程的抗震设计提供参考。     

地铁地下车站结构的地震反应特性研究

通过Davidenkov动力本构模型模拟土体、动塑性损伤模型模拟混凝土的动力特性,建立土-地铁地下车站相互作用的二维有限元分析模型,研究地铁车站结构的地震损伤演化规律和能量反应特性,结果表明:地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有明显影响,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能逐步增加;通过滞回耗能密度衡量各构件滞回能量耗散的集中效应,发现中柱的滞回能量最为集中,说明地震动作用下中柱的动力反应最大;通过对地铁车站结构的地震损伤过程研究,发现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递增特性.     

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.     

混凝土动弹模对地铁车站结构地震响应影响的分析

建立了地铁车站结构的三维计算模型,研究了混凝土动弹性模量对地铁车站结构三维地震响应的影响,确定了在进行地铁车站结构抗震分析时混凝土动弹性模量的合理取值.该结论可为地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

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.     

隧道-土-地表建筑相互作用体系下的地表建筑隔震研究

伴随着我国城市化的快速发展,城市地下空间大量开发,而地震作用下地铁隧道与邻近地表建筑之间的存在的相互作用加剧了体系地震响应,不利于结构抗震。通过有限元软件ABAQUS,构建起隧道-土-地表建筑相互作用的三维计算模型,通过分析地表建筑物及隧道的加速度、位移及应力反应,探究在地表建筑基础顶面与上部结构之间施加隔震层后对地表建筑的减震效果及对邻近隧道的地震响应影响。结果表明：(1)通过在地表建筑通过设置隔震层,延长了地表结构的自振周期,地表建筑的加速度、层间位移及最大主应力均得到明显降低,提高了地表建筑的抗震性能。(2)地表建筑设置隔震层后,邻近地下隧道的地震响应相较于地表非隔震结构体系,其隧道各关键点水平绝对位移及拱顶和拱底相对位移均有所放大,不利于隧道结构抗震。     

强震作用下地铁车站结构损伤破坏的三维非线性动力分析

为了研究地铁车站结构在强震作用下的动力响应及破坏机理,基于混凝土损伤塑性模型、岩土扩展的Drucker-Prager模型、土-结构相互作用以及人工边界等相关理论,利用ABAQUS软件建立了强震作用下地铁车站的动态响应与损伤破坏的二维、三维精细化非线性有限元分析模型,并对柱端设置隔震器的地铁车站结构进行了三维非线性动力分析.分析结果表明:所建立的有限元分析模型能较好地反映强震荷载作用下钢筋混凝土结构的动力特性以及土-地下结构之间相互作用,适用于地下结构抗震分析;三维有限元模型的分析结果比二维有限元模型的分析结果更为准确地反映强震作用下地下结构的破坏特性,并与现场观测的破坏形态具有较好的一致性;碟形弹簧和铅芯橡胶构成的三维隔震支座具有较大的竖向刚度和抵抗侧向变形能力,在地铁车站中柱端部设置隔震支座可以大幅减小中柱的变形及损伤破坏程度.     

混凝土动弹模对地铁车站结构地震响应影响的分析

建立了地铁车站结构的三维计算模型,研究了混凝土动弹性模量对地铁车站结构三维地震响应的影响,确定了在进行地铁车站结构抗震分析时混凝土动弹性模量的合理取值。该结论可为地铁车站结构的抗震设计提供参考。