城市地下空间轨道交通结构抗震性能三维有限元动力模型

城市地下空间轨道交通结构较为复杂,采用反应位移法计算地震荷载下土层相对位移与结构上的等效荷载时,模型边界内力波存在严重的发射现象,导致抗震性能分析结果存在一定的偏差。采用一种新方法分析城市地下空间轨道交通结构抗震性能,采取MIDAS/GTSNX软件构建地下空间轨道交通结构的三维有限元动力模型,设定相关参数,利用人工边界处理应力波,保障三维模型边界内应力波不会形成发射现象,获取结构的剪力和弯矩,计算轴力。经测试实验证明,该方法能够有效分析地下交通结构的层间位移差、合剪力、合弯矩等抗震响应特性,准确度有提升。     

地铁地下结构抗震性能及分析方法研究

随着全球经济建设的快速发展,地下空间的利用已经成为学术界重要的研究课题。越来越多的震害表明,地下结构在强震作用下并不一定安全,甚至发生严重破坏。1985年墨西哥8.1级地震,1995年日本7.2级阪神地震以及2008年我国四川汶川8.0级地震都造成了大量的地下结构的损坏。研究地震作用下地下结构的稳定问题是当前岩土工程研究的热点课题之一,具有重要的理论和实际意义。地铁是现代城市的重要交通工具,是公众较为集中的地下空间,其安全稳定性受到了政府和社会的极大关注。本文以地铁地下结构为研究对象,对地下结构抗震研究的主要方法进行了系统的总结,对其中存在的问题及发展方向进行了讨论和评述;对三维有限差分程序FLAC3D的基本原理、功能及其在岩土工程抗震中的应用进行了详细的介绍;对地铁地下结构的抗震性能、震害机理以及实用抗震分析方法进行了深入的研究,主要成果如下:     

城市轨道交通高架桥梁抗震设计中的关键问题

伴随我国城市轨道交通建设的快速发展,轨道交通抗震安全已成为我国大中型城市和地区生命安全、交通秩序、正常的经济和社会活动的重要保障。本文针对城市轨道交通高架桥梁结构和线路运行特点,结合国内外地震中铁路和轨道交通桥梁破坏特征,参照桥梁抗震设计思想和国内外桥梁抗震设计规范内容,综合论述了轨道交通抗震设计中抗震设防分类、设防标准与性能目标的确定,结构安全和行车安全指标的选取,桩-土相互作用、轨道系统和车辆作用的模拟等关键问题,并结合设计工作特点,对研究工作与设计工作的结合提出了建议。     

柱脚可更换的地下结构抗震截断柱技术性能分析

基于功能可快速恢复的抗震韧性设计目标,结合提升中柱水平变形能力的地下结构抗震截断柱技术,提出了可有效避免由于柱脚应力集中产生的破坏和震后可快速更换的地下结构中柱设计思路,其中复合截断中柱与顶、底纵梁采用剪力销栓连接,柱脚部采用局部增强或增韧可更换材料进一步替代。采用数值模型分析了复合柱的承载力、变形能力以及柱脚采用不同材料时对复合柱变形和承载力的影响规律,并与整体现浇柱进行了对比。结果表明:一般截断柱的承载能力明显低于整体现浇柱,但其变形能力远远优于整体现浇柱。随着中柱变形的增加,一般截断柱中柱柱脚位置出现明显的“应力集中”现象,局部增强或增韧材料的采用可有效避免复合截断柱脚部因应力集中而产生的破坏,提高了复合截断柱的水平变形能力。     

某大型火力发电厂主厂房抗震性能分析

钢筋混凝土框排架结构是我国火电厂主厂房常用的结构形式,由于其质量和刚度分布不均匀,为了保证电厂运行功能在罕遇地震下不中断,对火电厂主厂房结构进行弹塑性地震响应分析显得尤为重要。以某实际工程为研究对象,在结构的动力特性分析的基础上,本文采用基于纤维模型理论的大型通用有限元软件ABAQUS对火电厂主厂房结构的抗震性能进行了较为详细和全面的分析。分析结果表明:结构在7度罕遇地震作用下能够满足"大震不倒"的设防要求,研究为弹塑性地震响应分析方法在火电厂主厂房结构中的应用提供了成功的工程案例,其分析结果可为火电厂主厂房结构的抗震设计提供重要依据。     

地下与地上钢筋混凝土矩形结构抗震性能对比研究

地下结构由于受周围土体的约束作用,其受力与变形特点与地上结构存在差异。采用Pushover分析方法分别对考虑土-结构相互作用的地下结构和不考虑土体的地上结构的抗震性能进行对比研究,探讨单层单跨和单层双跨钢筋混凝土矩形结构在有、无土体存在时抗震性能的差异。研究表明:考虑土-结构相互作用的地下结构变形能力与无土体时存在差异。在相同结构尺寸与初始轴压比的情况下,考虑土-结构相互作用的地下结构弹性层间位移角限值变小,地下结构更早出现塑性铰;单跨地下结构变形能力比地上结构的差,周围土体的剪切变形约束作用使得地下结构的延性变差;双跨地下结构与地上结构中柱变形能力相差不多,但侧墙的变形能力比地上结构的略差。因此,即使相同尺寸和初始轴压比的钢筋混凝土矩形结构,地上与地下结构的抗震性能仍存在较大差异,地上结构的相关研究成果不宜直接用于地下结构。     

地下结构抗震研究现状及展望

地下结构的振动特性与地面结构有很大不同,针对于地下结构特点的抗震分析方法日益受到重视,近年来取得了很大的进展.简要总结了原型观测方法的特点及研究现状;详细介绍了理论分析方法的基本原理及主要的实用抗震分析方法;对近些年来地下结构振动模型实验方面取得的成果进行了综述;对地下结构抗震研究方法的未来发展趋势进行了探讨.     

地下结构工程抗震分析方法综述

我国地下结构工程发展很快,但其抗震分析的研究还存在着亟待解决的问题。本文简单说明了地下结构工程抗震发展历史和地震反应的特点,并详细介绍了地下结构抗震分析方法的三种分类,以及具体方法的原理,以此加深人们对地下结构工程抗震分析方法的认识,引起人们对地下结构工程抗震的重视。     

部分预制装配式地铁地下车站结构整体抗震性能研究

文中以新型预制装配+现浇钢筋混凝土箱型框架式地铁地下车站结构为研究对象,考虑预制构件与现浇构件的叠合作用与连接设计,建立了土-地连墙-地下结构非线性静动力耦合相互作用有限元模型,通过与传统现浇式车站结构的层间位移角、结构加速度和地震损伤的对比分析,探明了该部分预制装配式地铁地下车站结构的整体抗震性能水平。结果表明:由于预制装配式构件采用高标号混凝土,使得预制装配+现浇钢筋混凝土箱型框架式地铁地下车站结构的整体抗震性能明显优于对应的传统非装配现浇式车站结构;同时,输入具有明显低频振动特性的地震动时车站结构的地震反应最为强烈;预制+现浇叠合构件的横截面上,现浇部分混凝土的地震损伤明显大于同截面预制部分混凝土的地震损伤。     

苏采用整体结构以提高地下干线的抗震性能

据塔斯社塔什干1977年4月22日电,在塔什干地下铁道建筑中所采用的整体结构能经得住烈度为九度的地震袭击。乌兹别克斯坦的学者及专家们将这种结构进一步完善后,能提高地下干线的抗震性能及柔韧性。在乌兹别克斯坦成功地解决了在黄土土壤     

强震下水闸结构抗震性能分析

强震下的水闸结构抗震性能尚待深入研究,结合实际工程案例,运用UC-WCOMD有限元分析软件建立精细化的水闸计算模型,并分别采用Pushover法和时程分析法讨论水闸在强震作用下的抗震性能,结果表明:结合抗震设防目标,采用Pushover分析法评估水闸的抗侧能力,并采用弹塑性时程分析方法进行强震下的抗震性能校核,是值得推荐的研究方法。     

局部隔震结构的抗震性能分析

基础隔震是提高结构抗震能力的一种有效措施。近十几年各国学者对此进行了许多研究,已提出一些实用的基础隔震形式。本文对它们的抗震性能进行了总结,同时根据结构动力分析的基本概念,提出了局部隔震结构形式。它由主、附两个结构组成,附属结构设置隔震层,因而它的自重可用来产生摩擦力,消耗地震动传给结构的能量;主体结构不设隔震层,因而它的侧向刚度可限制整个结构产生过大侧向位移。为定量研究此结构形式的抗震性能,本文利用随机振动的离散分析方法计算了它在地震动激励下的随机响应,结果表明它较整体隔震形式具有明显的优越性。     

基于性能的钢管混凝土空间简体结构抗震设计

钢管混凝土空间简体结构是将钢管混凝土柱通过环状桁架拉结形成中空筒状的高耸特种结构,在化肥厂的建造中得到了广泛的应用,但其抗震性能的研究目前仍属空白.以应用比较广泛的110m高,17m直径的典型造粒塔为工程背景,对此类结构进行了基于性能的抗震设计研究.采用三维弹塑性有限元模型对结构进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,同时用Push-over方法进行静力弹塑性分析,得到了罕遇地震作用下梁柱塑性区的主要分布.结果表明,楼梯间钢柱和环状桁架对其抗震性能影响较大,此类结构抗震性能一般较好.最后根据结果提出了相应的抗震设计对策,可为同类构筑物设计提供参考.     

小浪底南岸进水塔结构抗震性能分析

小浪底南岸引水口进水塔为大体积混凝土结构，其体型和边界受力情况都较为复杂。本文采用三维有限元方法，根据进水塔结构的特点和受力条件，分6种工况对其进行抗震性能分析，研究其应力、位移和内力的分布规律，并对有限元法和结构力学方法的内力成果进行对比分析。计算结果表明，在地震力作用下，进水塔的变形满足结构设计要求，但在抗震薄弱部位内力较大，在结构设计时需采取特殊措施，以确保塔体结构的安全。本文的计算结果为进水塔结构设计提供了科学依据。     

高速磁浮轨道结构抗震性能分析

磁浮轨道结构是整个磁悬浮系统最大和最昂贵的子系统，一旦在地震作用中破坏，将造成严重的直接和间接经济损失。通过对上海线典型轨道结构进行抗震分析，从墩柱强度、轨道梁的位移反应和支座抗震检算三方面对轨道结构的抗震性能进行评价。     

地下结构抗震简化分析方法比较研究

地下结构抗震是当今地震工程领域重要的研究方向之一。迄今,国内外学者在地下结构抗震分析中提出了解析方法、数值分析方法和简化分析方法等多种理论。本文系统介绍了目前国内外常见的地下结构抗震简化分析方法,包括地震系数法、自由场变形法、柔度系数法、反应位移法、反应加速度法和地下结构Pushover分析方法。针对各分析方法的计算模型、关键参数、优缺点以及存在的问题进行了较为系统的评述,采用这些方法计算了日本阪神地震中损毁的大开地铁车站地震反应,并与严格的动力时程分析方法结果进行了比较,分析了各种方法的计算精度,可为进一步发展和完善现有的地下结构抗震简化分析方法提供参考。     

采用装配式钢管混凝土柱的地下车站结构抗震性能研究

采用钢管混凝土中柱可明显提升地下车站结构中柱的抗震性能,其中梁柱之间采用快速连接装置的装配式中柱又可进一步减小中柱的地震损伤。基于上述已有的研究结果,本文选取某单层双跨地下车站结构,分别建立了传统现浇中柱和装配式中柱的土-地下结构非线性静动力耦合相互作用的三维有限元分析模型,对比分析了快速连接装置壁厚对地下车站结构整体抗震性能的影响规律。结果表明：在保证结构整体安全性能和经济效益的同时,连接装置壁厚取为30～40 mm可最大程度地发挥预制钢管混凝土柱及其快速连接装置的减震效能。     

模块化外框内箱结构抗震性能分析

基于《集装箱模块化组合房屋技术规程》中的要求,为提高模块化集装箱建筑的抗震性能,增加房屋的使用高度,提出了一种外框内箱结构,其由外框柱、外框梁和模块化集装箱拼装组成。为验证外框内箱结构的抗震性能,对六层传统集装箱结构和外框内箱结构进行了数值仿真分析,对比分析两种结构的层间位移角和构件应力分布等。结果表明:外框内箱结构竖向刚度分布均匀,受力更加合理,传力更加明确,能有效地减小内部集装箱构件内力,其能更好的实现结构"强柱弱梁和强节点"需求,提高结构的安全性和可靠性。