地铁车站的强地震反应分析及设计地震动参数研究

进行了地铁地下车站的地震反应分析,探讨了地铁车站地震反应的主要影响因素,介绍了地面与基岩间峰值相对位移的确定及其在地下结构抗震设计中的应用,初步研究了地铁车站埋深对结构地震反应的影响。分析结果表明,地震引起的地基变形是影响地下结构动力反应的决定性因素,结构峰值变形反应与自由场峰值变形反应之间近似存在简单的线性关系;相对于设计基本地震加速度,地面与基岩间峰值相对位移(PGRD)对于地下结构抗震分析及设计是一种更为合理的设计地震动参数。

地下结构抗震分析与设计的Pushover分析方法

在借鉴地上结构抗震分析的Pushover方法思想的基础上,提出一种适用于地铁等地下结构抗震分析与设计使用的Pushover分析方法。详细介绍该方法的实施步骤、基本功能与特点,给出适用于该方法的水平荷载分布形式与目标位移的确定方法。该方法能够反映土-结构之间的相互作用;能够进行结构在地震作用下的全过程分析,得到地下结构的能力曲线;目标位移求解原理简单,根据目标位移可以得到结构的地震反应,进而可以对结构在地震作用下的变形与内力进行评估;计算得到的结构能力曲线与地震波的选取关系不大,计算结果具有较好的模拟精度,从而避免对土-结构整体模型进行复杂的动力相互作用分析。结合实际工程与基于黏弹性静-动力统一人工边界的静-动力联合分析方法进行对比研究,验证地下结构Pushover分析方法的可靠性与良好的模拟精度,可以用于地下结构的抗震分析与设计中。

基于纤维模型的拱形断面地铁车站结构弹塑性地震反应时程分析

采用基于粘弹性静-动力统一人工边界的静-动力联合分析方法,并采用钢筋混凝土纤维模型程序THUFIBER模拟地铁车站结构,使用大型通用有限元软件MSC.Marc对北京市一座拱形断面结构型式的单层三跨岛式站台车站进行了水平向弹塑性地震反应时程分析。计算结果表明:结构边跨拱形顶板的中段、柱上端是水平方向加速度与位移反应强烈部位;柱是结构抗震受力最不利部位,且柱上端与下端所受轴力相差不大,但柱上端所受到的弯矩更大,这使得在强地震作用下,柱上端有可能在较大弯矩作用下先于柱下端破坏;拱形断面结构型式可以有效的减小作用在拱形顶板上的弯矩,而代之以承受相对较大的轴力,因此相对于矩形断面结构型式,拱形断面的受力要更合理和更有利。此外,数值分析结果还表明:相对于目前广泛采用的设计基本地震加速度,对地铁车站等地下结构进行抗震分析及设计时采用自由场地面与基岩间的峰值相对位移(PGRD)作为设计地震动参数更为合理和有效。

地铁盾构隧道地震反应分析

为研究地铁盾构隧道的地震反应特性,采用复反应分析法研究了并行隧道间距离、衬砌厚度、材料性质等因素对地震反应的影响。研究结果表明:距离较小时,并行隧道的地震反应相对于单一隧道情形会发生较大变化;衬砌材料弹性模量的变化对盾构隧道的地震反应影响不大;衬砌厚度的变化对隧道地震变形反应的影响也不大,但对内力反应的影响显著。研究结果还显示,相对于设计基本地震加速度,把地面与基岩间峰值相对位移作为地下结构的设计地震动参数更为合理。