可液化地基中地铁车站周围场地地震反应分析

地基液化是地铁车站结构在地震中发生严重震害的重要威胁之一。基于对砂土液化大变形本构模型的研究,建立了可液化地基–地铁车站结构非线性静动力耦合相互作用分析模型,分析了该相互作用体系的地震反应规律。首先,对地铁车站结构周围地基的动孔隙水压力、位移和加速度的时空分布规律进行了分析,重点分析了可液化地基上车站结构上浮、周围侧向地基地表的地震沉降、车站结构周围地基的液化区分布特性及其位移矢量场特征;其次,对车站结构周围可液化地基的地震反应对地面结构的地基稳定性及其所处地震环境的影响进行了初步研究,研究成果可对控制可液化地基上地铁车站结构地基的震害及其对地面结构造成的震害影响提供科学依据和参考。

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。

地下建筑结构应充分考虑抗震问题——1995年阪神地震破坏的启示

地下结构一直被认为具有良好的抗震性能。 1995年阪神大地震发生之前 ,很少有大型地下结构在地震中严重破坏的报道。然则 ,阪神大地震中 ,包括诸如地铁车站及其区间隧道等结构在内的大量大型地下结构出现严重的破坏 ,引起世人震惊 ,使人们对地下结构的抗震安全性产生了怀疑。尔后 ,地震工程界特别是日本出现了地下结构抗震研究的热潮。初步研究表明 ,地下结构具有不同于地面结构的抗震性能和破坏特征 ,在某些情况下 。

液化夹层场地地铁车站结构离心机振动台试验方案设计

为深入研究液化夹层场地地铁车站结构地震破坏反应,依托浙江大学ZJU400土工离心机振动台系统,开展了系列液化夹层场地地铁车站结构地震破坏反应试验。详细介绍了试验方案和试验流程,并针对目前国内外尚无液化夹层场地制备先例的现状,介绍了夹层场地的制备过程、结构防水、离心过程中砂土层初始孔压的释放等技术细节。系列试验最终获得了较为理想的试验效果,达到了研究液化夹层场地地铁车站结构地震破坏反应的试验目的。整个试验方案设计的介绍将对今后该类型试验的开展提供一定参考。

连体并行地铁车站结构地震响应分析

基于ABAQUS软件建立了大开洞连体并行地铁地下车站结构的三维有限元数值模型,考虑近远场地震波的频谱特性、混凝土塑性变形及损伤的影响,数值模拟了不同地震类型作用下,连体并行地铁车站结构非线性地震反应特性的差异.结果表明:地震波的频谱特性对连体并行地铁车站结构的动力响应及损伤有很大影响,地震波主频率与结构自振频率越接近,结构损伤越严重;连体并行地铁车站结构拉、压损伤分布呈左右对称,开洞侧墙的顶部和底部、洞口两侧45°扇形范围内结构的楼板及中柱损伤最为严重;连体并行地铁车站结构侧墙开洞比例小于1/3时,开洞层的位移变化率最大,具有显著的空间效应,应当按空间问题进行地震反应分析,当侧墙开洞比例大于2/3时,开洞层的位移变化率不变,可近似按平面应变问题处理.研究成果对提高该类地铁车站结构的抗震性能提供了合理的参考与指导.

西安软土地区地铁的地震反应分析

选取西安市一地铁车站结构,采用Midas GTS有限元软件建立模型,结合阪神地震中的车站的震害现象,来分析印证地下车站结构的地震响应。计算结果表明:地震对结构影响较大的地方在顶、底板与柱相交处,柱子是整个车站结构中最脆弱的构件。地震荷载组合对车站的结构配筋不起控制性作用。在边墙及纵梁处均设置加腋,控制柱的轴压比,配置好柱的抗震箍筋,可以有效提高车站的抗震能力。该研究成果可为西安市地铁车站结构的抗震设计提供参考。

平行地铁车站结构的地震响应特性

为研究平行地铁车站结构相互作用之间的地震响应影响规律,利用有限元分析软件建立了平行地铁车站结构的三维数值模型,对比分析平行地铁车站结构与单体车站结构地震反应的差异。结果表明:平行地铁车站结构的动力响应规律及损伤程度取决于地震波的频谱特性,长周期地震动作用下平行地铁车站结构的位移响应和加速度响应均大于其他地震波;平行地铁车站结构中柱两端、底板与侧墙相交位置的损伤最为严重;与单体地铁车站相比,平行地铁车站结构中柱的内力幅值相差不大,但最大层间相对水平位移与峰值加速度值相差较多,增幅分别达到了50.0%和12.9%,同时,塑性应变增幅达到了21.0%,应提高平行地铁车站结构的整体变形能力。

地铁地下结构抗震研究现状

回顾历史上地铁地下结构的震害现象,尤其是日本阪神地震大开地铁站的震害.简要归纳目前地下结构抗震研究主要方法,包括静力法、BART法、反应位移法及动力有限元法等.总结地铁地下结构在一致地震动作用下的地震反应研究现状.对地铁地下结构在非一致地震动作用下的地震反应研究、非一致地震动自由波场输入方法及其人工边界研究进行简要描述.概述了地铁地下结构的振动台试验研究现状,包括普通振动台试验、离心机振动台试验和针对非一致激励的振动台试验.对地铁地下结构抗震领域提出进一步研究展望.

板柱变形能力对地铁车站结构地震破坏反应影响研究

为研究顶板、中柱的变形能力对地铁地下结构地震破坏反应及破坏模式的影响,开展了4个板、柱具有不同变形能力的地铁地下结构的对比性离心机振动台模型试验。试验中,通过在结构上覆土中掺入一定比例钢砂的方式对上覆土体的竖向惯性效应进行近似模拟。结果表明:中柱是地铁地下结构的关键性抗震构件,在强震作用下,保证中柱的竖向支撑作用是减小地下结构出现整体塌毁破坏风险的关键;在地震作用下,地铁地下结构的板、墙与板、梁交界过渡位置(刚度突变位置)是结构的薄弱部位,比较容易出现受拉裂缝,在这些部位合理设置一定的构造措施(腋角)可有效地提高结构抵御裂缝出现的能力;地铁地下结构中柱的顶、底端为该构件的薄弱部位,在地震作用下容易最先产生混凝土开裂甚至剪切破坏现象。