软土地铁结构非线性地震反应分析

基于天津典型粉质黏土层条件,建立两层双柱三跨地铁车站与隧道三维有限元模型,从地下结构的变形、损伤和应力方面研究其在不同地震波作用下的非线性地震反应.分析了地连墙及回填土密实度对车站结构地震反应的影响.结果表明,在地震作用下,结构的变形沿高度方向增加;地铁车站中柱顶、底受到交替的动拉压应力,且出现较大的拉伸损伤,是抗震薄弱构件.此外,地震波频谱特性对结构的地震反应有很大影响,天津波和人工波作用下结构的地震反应远大于El-Centro波作用下的地震反应.地连墙和回填土会改变地下结构周围介质的物理性质,从而影响到结构的地震反应,在通常的地下结构抗震分析中不考虑地连墙的存在会高估地震对结构的影响;为减轻结构震害,地铁施工时应保证回填土的密实度.

空间相关多点多维地震动的模拟

对大跨度结构的地震响应分析应考虑地震动的空间效应。采用合理的功率谱、相干函数和传递函数模型,基于原型谱表示法,得到基岩和地表处的空间相关多点多维人工地震动模拟方法,并通过实例验证模拟方法的可行性。结果表明:局部场地条件对入射波产生放大和过滤效应,导致其振幅和频率成分明显改变,在特定的场地条件下,其影响远大于行波效应和相干效应;在对大跨度结构进行地震响应分析时,采用合理考虑局部场地效应的空间相关多点多维地震动模型作为激励输入是非常必要的;在采用数值方法模拟人工地震动时,由于相干函数存在临界值,可以将多维多点地震动简化为三个单维多点地震动的模拟。该模拟方法可以作为实际工程中大跨度结构的地震响应分析获得地震输入的一种有效途径。

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.