巨震作用下液化地层地铁车站结构的动力响应与减震措施研究

在地震作用下土体液化后不仅丧失承载能力,而且液化土也会在不均等应力作用下发生流动,导致地下结构发生较大位移。因此,根据土体的循环移动本构关系,建立水-土完全耦合的数值模型,并采用离心机振动台试验验证该模型的有效性;研究黏性土置换、单侧排水地连墙以及两者的联合措施分别在中震(0.25g)和巨震(0.60g)作用下对车站的上浮位移以及车站剪力的控制效果。结果表明:单侧排水地连墙可快速消散近场中的超孔隙水压力,使超孔隙水压比N<1;联合处理措施对地震中车站的上浮和地震后的沉降均具有较好的控制效果。在中震作用下,采用单一处理措施与联合处理措施都具有较好的抗上浮效果;在巨震作用下,联合处理措施抗浮效果更好,相比未经处理措施,可减少95.2%上浮位移。

地震作用下深层地下空间多个结构相互作用机制及影响因素分析

为研究地震作用下深层地下空间多个结构间的相互作用机制,采用水-土完全耦合有限元方法建立包括上部结构、桩基、地铁车站、隧道、仓储等多个结构的复杂模型,采用实体单元弹塑性本构模型模拟土体,采用梁单元与柱单元弹性模型模拟结构。分析地层的加速度响应特征、车站中柱剪力、隧道弯矩、地层与车站位移,并采用Taguchi法分析地震加速度、结构空间位置、结构弹性模量等因素的影响。结果表明:随着场地结构的复杂程度增加,地层中结构周围测点处的加速度响应减小;车站、车站-隧道、车站-隧道-仓储工况下的车站结构位移较小,增加桩基与上部结构,车站中柱剪力和隧道弯矩大幅度减小,但车站结构的位移显著增大;车站中柱剪力主要受到隧道弹性模量和地震加速度影响,车站与地表竖向位移主要受到地层性质和地震加速度影响。

基于韧性理论的盾构隧道智能建造

以盾构隧道为主的城市轨道交通在"十三五"期间已取得了跨越式的进步,盾构掘进设备在智能化方面取得了飞速发展,但隧道结构设计、结构制造和现场管片拼装的智能化方面,仍需要大的创新与突破。面对建设韧性智慧城市的战略目标,盾构隧道还存在系列问题亟需解决,如对于新材料的物性认识浅、理论少;传感的布置缺乏针对性,监测感知差;隧道管片拼装大量依靠人工,误差大。解决这些问题的关键在于构建一个基于韧性理论的智能化盾构隧道建造系统,通过利用材料和结构的韧性特点,结合计算机等信息技术,采用韧性设计、智能感知、智能制造、智能拼装等一系列措施,使得隧道结构中的材料可智能感知、结构可精准监测、数据可实时孪生、信息可高效管理、制造可自动操控、过程可全域感知、模型可动态调节、管片可智能拼装,最终实现韧性城市的盾构隧道智能化建设。

可液化地层-隧道-桩-地上结构地震相互作用响应研究

在地下交通网错综复杂的城市中,提高地下-地表整体结构系统的抗震能力尤为重要。针对地层-隧道-桩-地上结构在地震作用下的系统响应及单体结构间的相互影响,采用有限元分析方法,对可液化地层-隧道-桩-地上结构的地震响应进行了水-土完全耦合的动力-固结时程分析。与3组模型(无结构自然场地模型、地基-上部结构计算模型、地基-桩-上部结构计算模型)对比,以研究各结构间抗震相互影响,分析描述了地基加速度、超静孔隙水压发展、沉降变形,以及地上结构、桩基和隧道的地震响应特性。结果表明:临近隧道不仅能减小边桩的中部弯矩和极值弯矩,还可减小地震中地层和地上结构的水平加速度响应,而且对浅、中层土的液化程度有缓解作用;受临近桩基影响,隧道在地震过程中的X形包络弯矩分布有所偏转;震后伴随地层固结,桩和隧道产生了较大的残余应力;多个地下结构存在时单体的地震响应及残余应力分布明显和单个地下结构时的情况有较大区别,结构之间相互影响不可忽略。