减震层作用下地铁车站结构的三维减震分析

利用ANSYS有限元软件建立岩土体—减震层—地铁车站结构体系相互作用的三维数值计算模型,依据地下结构受控模态理论和动力学振动理论,将该模型简化为3个自由度的振动体系,以平面应力方式建立振动方程,探讨其减震机理与效果。在此基础上,分别从位移与应力2方面分析不同减震层材料、不同减震层厚度对地铁车站结构的减震效果的影响,并与不设减震层的地震反应进行对比。研究结果表明:地铁车站结构周围设置减震层后,车站结构的最大相对位移差以及应力都有明显的减小,土体对结构的部分作用力被减震层材料吸收和分散,结构趋于做整体运动;达到应力和位移的峰值时间也向后推迟,改变了结构原有的频谱特性,对结构起到了双重保护结构作用;2种减震材料作用下都使结构下部的减震效果比较好,特别是采用弹性模量较小的橡胶材料时,减震效果比较明显;随着减震层厚度的增加,最大相对位移差和应力也不断减小,当将减震层设置为25~35 cm厚的橡胶材料时,应力减小达幅度达到20%~30%,起到良好的减震作用。