地铁车站结构下穿地上建筑物振动台试验研究

为了研究上盖地铁车站结构的地震动力响应规律,开展了相似比1∶40的粉细砂场地振动台试验研究,并对试验过程中加速度、应变和动土压力等指标进行了详细的分析,试验数据表明:(1)随着地震强度的增加,同一监测点的加速度峰值逐渐增大,但加速度的放大系数和变化幅度逐渐减小;(2)土体加速度放大系数最大值位于地表,随着地震强度的增加,加速度放大系数最小值的位置逐渐由模型底部过渡到结构所在位置;(3)模型结构的应变响应随地震强度的增加呈逐渐增大的趋势,应变较大值主要出现在侧墙、中柱与板相交处,尤其是中柱端部位置;(4)地铁车站侧墙跨中的动土压力峰值大于顶部和底部,应适当增大车站中板位置处的侧向刚度或抗变形能力。研究成果可为类似地铁车站结构的抗震设计与分析提供参考依据。

移动式3D激光雷达SLAM在地铁车站结构测绘中的应用研究

采用实时定位及地图构建(SLAM)技术与手持式激光扫描装备相结合的手段,可以对建筑物进行全方位、大范围的扫描,获取连续可靠的点云数据,并可逆向推导获得工程设计图、三维模型等。结合上海市地铁4号线大连路车站主体结构测绘项目,对手持式激光SLAM装备作业的扫描步骤及技术要点进行了阐述,包括数据采集、数据处理、点云数据精度的提高和减少算力成本的方法等内容。相较于传统测量测绘方法(GPS),移动式3D激光雷达SLAM技术在城市轨道交通测绘工作中具有较好的适用性、高效性和可靠性,同时,由该技术所得到的三维模型对地铁车站事故以及突发状况所在的区段可以进行准确的识别、判断其所发生位置,使得车站管理人员能够提前做出相应预案,及时响应突发情况,实现快速疏散人群、紧急避险的目标。

BIM+3D扫描技术在地铁车站结构实体实测中的运用

本文针对地铁车站结构实体实测过程中出现的周期长、偏差较多等问题,分析了该问题存在的原因,并介绍了地铁车站结构点云 BIM 模型建立的原理、实测内容、点云 BIM 模型与设计 BIM 模型对比成果分析及后续处理的方法,提出了 BIM 技术在地铁车站结构实体实测中的可视化性、全面性、便利性、准确性及可优化性。最后展望了 BIM 技术在地铁车站结构实体实测中的运用前景。

地铁车站结构施工技术分析

在城市人口迅速增长的背景下,地铁的出现为人们提供了极大的便利。在新建地铁车站的施工过程中,可以通过合理的工艺布置、正确的关键技术及有效的施工质量控制方法保证地铁车站的结构施工安全。以地铁车站结构建设为例,分析了其主要的施工技术并提出了质量控制措施,以供参考。

浅析地铁车站结构设计特点及注意事项

随着城市化进程不断加快,我国各大城市都积极着手加快地铁站建设进程,地铁车站是城市发展的重要标志,也是城市轨道交通体系的关键枢纽之一,不仅功能丰富多样,而且人流量非常密集,在设计地铁车站结构的过程中,相关单位和工作人员需要从多方面考虑,比如安全性和稳定性等,保证设计效果达到预期目标。在本次研究中,笔者首先分析地铁车站结构设计的主要特征,然后介绍地铁车站结构设计的流程和原则,最后分析在设计过程中应注意的具体事项,以供参考。

三向地震荷载作用下地铁车站结构的动力响应特性

为确保地震发生时地铁车站结构的安全性,建立土体-地铁车站-轨道相互作用的三维精细化计算模型,分别输入水平单向地震波和三向地震波,探究地铁车站重要组成结构的应力、位移及加速度响应特性,对比分析两种地震形式下车站主体结构响应的异同。研究结果表明:两种工况下,柱结构应力值最大,三向地震工况下柱结构应力峰值响应较水平单向地震工况时显著增大,下层柱底部所受应力峰值最大;三向地震工况下中线处较早达到最大相对水平位移峰值,中线处相对水平位移大于其他位置相对水平位移,三向地震工况下相对水平位移大于水平单向地震工况下相对水平位移,且变化更为复杂;三向地震工况下各板的水平加速度峰值响应较水平单向地震工况时显著增大,顶板加速度放大系数最大,故各层板中顶板受地震影响最为严重。

基于优化选点的土层剪切波速随机性对地铁车站结构抗震性能的影响研究

地铁车站结构是城市生命线工程的重要节点。地下结构的地震响应主要受土体变形控制,自然土层分布具有很强的不确定性,分析土层参数随机性对地铁车站结构抗震性能的影响是非常有必要的研究。然而,应用传统蒙特卡罗模拟方法解决非线性土-地铁车站结构系统的随机动力学问题会耗费大量的计算成本。为此,文章首先建立土-结构相互作用有限元模型,构建随机地震动变量和随机土层剪切波速变量,采用一种优化选点策略用于降低非线性动力时程分析的计算成本,讨论了土层剪切波速随机性对地铁车站结构抗震性能的影响。分析结果表明:相比于传统抽样方法,Sobol序列抽样方法在保证计算精度的前提下有效降低了非线性动力时程分析的计算成本;不考虑土层剪切波速随机性时,层间位移角响应分布范围小而集中,潜在震害风险会被忽视,地铁车站结构的抗震可靠度也会被高估,在今后的抗震分析与设计中有必要将土层剪切波速随机性纳入考虑。

钢管混凝土中柱地铁车站结构地震响应规律

为提高和改善地下结构抗震性能,现有地铁车站结构通常采用钢管混凝土中柱,主要考虑混凝土中柱类型对地铁车站结构的地震响应影响,以两层三跨地铁车站作为研究对象,采用OpenSees有限元软件建立土-地铁车站结构二维整体有限元模型,并基于合成人工地震动输入土-地铁车站结构整体有限元模型,对模型进行非线性时程分析,研究钢管混凝土中柱地铁车站地震响应规律。结果表明:多遇地震动和设防地震动作用下,钢管混凝土地铁车站顶层中柱最大层间位移角相较于钢筋混凝土地铁车站分别降低了5%和1%,底层中柱最大层间位移角下降幅度仅为24%和8%;罕遇地震动作用下,钢管混凝土中柱使地铁车站顶层和底层最大层间位移角分别降低了9%和7%,钢管混凝土中柱底部在最大变形时刻承受的剪力增加了7%;极端地震作用下,地铁车站结构产生较大变形,钢筋混凝土中柱出现破坏时刻钢管混凝土中柱并未破坏,钢管混凝土中柱对地铁车站结构抗震性能提升作用显著。

深基坑工程施工对临近既有地铁车站结构的影响分析

本文旨在分析深基坑工程施工对临近既有地铁车站结构的影响。介绍了地铁车站结构的特点和重要性,接着探讨了施工引起的振动、地下水位变化和地表沉降对车站结构的影响,并讨论了监测与评估的重要性,包括监测指标选择和布设以及监测数据的采集与分析,提出了施工措施和建议。通过本文的分析和讨论,可以为深基坑工程临近地铁车站结构施工影响的管理和控制提供有益的指导。

地铁车站结构近远场地震反应特性振动台试验

以南京某地铁车站为研究背景,考虑近、远场地震动作用,研究可液化场地上三跨三层地铁车站结构大型振动台模型试验中存在的问题和解决方法,包括柔性模型箱、动态数据采集系统的研制和结构模型、地基土相似准则的确定.测试地铁车站结构的加速度、水平位移、应变反应和地基土孔隙水压力、加速度、震陷及作用于侧墙的动土压力反应.结果表明:在近、远场地震动作用下地基土呈现低频放大现象,由于近、远场地震动的频谱特性不同,放大效应的程度和频率范围差异较大;在远场强地震动作用下地表浅层土的基频与远场地震动的主频接近,地表浅层土的地震动放大效应显著;地下结构的存在显著影响周边土体的地震动特性.

近远场地震作用下液化地基上地铁车站结构动力损伤特性的振动台试验

考虑近、远场地震动作用,针对可液化场地条件下的三跨三层地铁车站结构,进行土-地下结构动力相互作用振动台模型试验,分析地铁车站结构的加速度、侧向水平位移和动应变的反应规律,研究近远场地震作用下可液化场地上地铁车站结构动力损伤特性。结果表明:不同高度处的加速度反应存在差别,结构中下部的加速度反应大于其他位置的加速度反应;比较结构侧墙和结构侧边地基土的的峰值加速度值,发现液化场地条件下结构某些部位的峰值加速度反应可能比周围场地的峰值加速度反应要大;车站结构中柱的应变反应最大,侧墙的反应次之,板的反应最小,并且底层中柱的应变反应最大值大于顶层和中层的中柱应变反应最大值。采用应变损伤度衡量结构的破坏程度,在地震动作用下车站结构底层中柱底端的损伤程度最为严重。

软土场地地铁车站结构地震反应特性振动台模型试验

作为地铁车站结构地震破坏机制大型振动台系列模型试验之一,开展了近、远场强地震动作用下软弱粉质黏土场地框架式地铁车站结构体系的大型振动台模型试验。测试分析了模型地基的加速度、孔压、地表震陷和模型结构的加速度、应变、水平位移反应等。结果表明:地震波在模型地基的传播过程中呈现出自下而上低频增大、高频减小的现象;强地震动作用下模型地基的基频明显降低,呈现出明显的低频聚集(放大)、高频滤波效应;模型地基的孔压比增长较小,在不同特性地震动作用下模型地基孔压比的发展过程存在较大的差异,并显示出显著的空间效应;近、远场地震动作用下模型地下结构的加速度反应存在明显差异,模型地下结构对软土地基地震动加速度反应的影响具有显著的空间效应;模型地下结构相对变形小、未出现明显上浮现象,地震动频谱特性对其侧墙的变形模式和大小存在显著的影响;模型结构中柱为地震损伤最严重部位;模型结构整体损伤情况较轻、处于非破坏状态。

近远场地震动作用下地铁车站结构地基液化效应的振动台试验

开展了近场和远场地震动作用下3跨3层地铁车站结构地基液化效应的振动台模型试验,测试了地铁车站结构的加速度、应变、水平位移反应和地基土孔隙水压力、加速度、震陷及其作用于模型结构侧墙的动土压力反应。分析和总结了地铁车站结构地基液化效应特征,结果表明:模型结构对其周围地基土孔隙水压力场的分布有明显影响,结构两侧和底部地基土中的孔压峰值小于相同深度离结构较远地基土中的孔压峰值;地基土中孔压的消散速度自下而上呈逐渐减慢的趋势;地震动作用过程中,模型结构产生向上的相对运动,强地震动作用时模型结构上浮现象明显;模型结构侧墙受到的动土压力随深度增大而减小,输入地震动特性对动土压力的大小有显著影响。

软土地铁车站结构及隧道的三维地震响应分析

建立了软土地铁车站结构及相邻隧道的三维计算模型,研究了其三维地震响应规律,确定了结构的薄弱部位及地震荷载引起结构内力的增幅,分析了隧道对车站结构内力的影响。研究表明:①在距离车站结构端墙1.5倍车站结构横向宽度的横截面,可按平面应变问题分析;②车站结构受力较大的部位有:上柱上端与板结合处、底板跨边与侧墙结合处、底板中跨跨中及车站结构的前端墙;③地震荷载对柱端弯矩的影响最大;④区间隧道的存在削弱了车站结构前后端墙的整体抗震性能。研究成果可为地铁车站结构及隧道的抗震设计提供参考。

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.

双层岛式地铁车站结构地震反应分析

以深圳某双层两跨岛式地铁车站为工程背景,考虑水平地震和水平、竖向地震耦合2种工况,采用ANSYS分析软件,研究SSI(土与结构相互作用)效应下结构的水平位移特征和内力响应规律。结果表明:与水平地震工况相比,耦合地震作用下结构最大内力增幅较大,由于竖向惯性荷载作用,产生最大内力位置不同;周围土体介质的变形与结构在震动中的变形关系密切;沿车站侧墙高度的相对水平位移在2种地震工况作用下的变化不容忽视,不可忽略竖向地震的影响,耦合地震作用下的相对水平位移可用线性曲线拟合。研究成果可为地铁车站的抗震设计提供参考。

地铁车站结构大型振动台试验与数值模拟的比较研究

根据可液化土层上土-地铁车站结构动力相互作用大型振动台模型试验结果,以软件ABAQUS为平台,将地基土-地铁车站结构体系视为平面应变问题,采用记忆型嵌套面黏塑性动力本构模型模拟土体的动力特性,采用混凝土动塑性损伤模型模拟车站结构混凝土的动力特性,建立了土-地铁车站结构非线性动力相互作用的有限元分析模型,对各种试验工况下地基土-地铁车站结构体系的地震反应进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比,结果表明:数值模拟与振动台模型试验结果基本一致,体现出了相似的规律性,相互印证了计算分析的力学建模和振动台试验结果的正确性。

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。

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。

软土层埋深变化对地铁车站结构地震反应的影响规律研究

软土侧向大变形将是造成地铁车站结构严重震害的主要因素。为了明确软土层埋深对地铁车站结构地震反应的影响规律,对常见的两层三跨岛式地铁车站结构侧向和底部地基中存在不同埋深软土层时5种软场地和1个一般场地条件下地铁车站结构的地震反应进行了数值模拟分析。计算中采用自行建立的软土记忆型黏塑性动力本构模型模拟软土的动力非线性特性,混凝土的动力特性采用黏塑性动力损伤模型。给出了软土层不同埋深对地铁车站结构的加速度反应、侧向摆动位移反应和应力反应的影响规律,为提高软土地基上城市地铁车站结构的抗震性能及其抗震设计方法提供了依据。