不同场地条件下地连墙对地铁车站结构地震动力响应的影响

地铁车站多采用基于地下连续墙(简称：地连墙)的明挖施工方法,施工后地连墙作为永久结构与车站共同受力。在车站结构抗震分析中,考虑到地连墙可能对结构抗震的有利作用,出于安全储备考虑通常忽略地连墙的存在,但地连墙对车站结构地震响应的影响规律和机理仍有待深入研究。以某典型两层三跨地铁车站结构为对象,基于近场波动有限元方法并结合黏弹性人工边界条件,开展有无地连墙情况车站结构地震响应特性对比研究,揭示不同场地条件下地连墙对车站结构地震响应的影响规律,阐明地连墙的影响机理。研究结果表明：地连墙具有减小车站结构总体层间位移效应,有利于侧墙和底层中柱抗震,但同时放大了顶底板与侧墙连接处的弯矩和正应力;地连墙对结构顶层中柱端部及中跨中板板端的内力和正应力的影响与场地条件相关,坚硬和中硬场地条件下具有减小效应,软弱场地下略有增大作用。上述结构响应规律的原因可归结为地连墙增加了结构侧墙刚度,降低了结构整体侧向变形,但限制了侧墙的弯曲变形,导致结构顶底板与侧墙交接处的弯曲变形和内力增大。     

考虑抗震墙剪切变形情况下对框架-抗震墙协同工作分析探讨

通过建立框架-抗震墙结构单元模型，采用在楼层处有集中力而在楼层之间有分布力的地震作用模式并考虑抗震墙剪切变形的影响，得到了结构内力和变形之间的公式。根据实例分析可得抗震墙剪切变形对整体结构变形影响很小，因此一般情况下在计算框架-抗震墙结构时忽略剪切变形是合理的；同时发现框架剪切刚度越大，抗震墙剪切变形对框架-抗震墙结构整体变形的影响就越大，反之则越小。     

地铁车站与隧道连接处地震响应分析

结构截面刚度突变处是地下结构抗震的薄弱部位,为研究地铁车站与隧道连接处的地震响应,本文建立有限差分数值模型,分析地震作用下车站与隧道连接处的薄弱部位、连接处附近的侧墙变形分布特征以及地表沉降分布特征,重点探究埋深、地震动特征以及周围土体刚度对连接处隧道应力的影响。结果表明:连接处端墙底部跨中、端墙洞口的顶部和底部是抗震的薄弱部位;连接处端墙存在对侧墙变形分布、地表沉降分布有一定影响;结构埋深,地震动频谱、幅值对连接处隧道应力响应有较大影响,结构周围土体的刚度在一定范围内对连接处隧道应力有较大影响。     

地下预制管廊纵断面抗震设计的反应位移法

基于横断面反应位移法的基本原理,提出了地下预制管廊纵断面抗震设计的一个反应位移法。通过对地下管廊在地震作用下发生沿纵断面层间变形时的地震响应进行研究,将地下管廊对应土体发生最大相对位移时刻作为最不利时刻,并将该时刻的土体地震响应施加于管廊作为地震作用输入。文中采用该方法研究了地震作用下单层和双层地下预制管廊的纵断面抗震性能。结果表明,地下预制管廊结构沿纵断面发生层间变形时,可能发生较为严重的受拉损伤,且受拉损伤严重区域大多出现在侧墙和中隔板位置处,抗震设计时可考虑加强侧墙和中隔板位置处的配筋。研究方法对地下预制管廊纵断面抗震设计具有参考价值。     

水平荷载作用下密肋复合墙结构的变形计算

密肋复合墙结构是近年来应用在住宅领域中的一种新型建筑结构体系,目前关于地震作用下密肋复合墙结构的变形计算方法尚不完善,采用等效剪力墙结构模型不能同时考虑密肋墙的有效弹性模量和有效面内剪切模量,导致等效模型在水平荷载作用下的变形与实际结构存在一定误差.在试验研究基础上,依据铁木辛柯剪切梁理论并考虑密肋墙体弹性常数取值和构造特点,建立了包含剪切变形在内的密肋复合墙侧移曲线方程;同匀质混凝土墙侧移方程相比,密肋墙侧移方程中的弹性常数是与墙体构造有关的变参数表达式.算例分析表明,等效混凝土墙结构模型的侧移变形计算结果较实际结构偏小,在中高层结构中表现尤为明显,可能引起不可忽略的误差而导致结构存在安全隐患;建议对等效混凝土墙模型的侧移变形结果进行修正,给出了初步的修正系数供工程设计参考.     

高速铁路浅埋偏压隧道安全进洞方案研究

针对傍山浅埋偏压、局部出露地表隧道工程合理施工方案的选取问题,结合现场工程地质及施工环境条件,提出"先在出露地表侧预设钢格栅混凝土护拱,随后反压回填土石,采用暗挖法进洞"的护拱暗挖技术方案,并与放坡明挖、支挡明挖方案进行对比分析.研究结果表明,明挖施工方案虽技术成熟,但用于此类隧道面临着靠山侧高陡边坡开挖及防护工程量大...     

约束混凝土砌块结构抗震性态研究

性态抗震设计已成为结构抗震设计的发展趋势,本文以约束混凝土砌块结构为对象,在提出约束混凝土砌块墙承载力计算公式的基础上,建立了砌块墙片的恢复力模型。对3座不同层数的典型约束混凝土砌块结构,在代表不同场地类别、不同地震动强度的输入下分别进行了动力非线性时程分析和静力非线性分析。通过计算结果的对比,讨论了2种分析方法中场地类别、地震动强度、静力非线性分析中侧力分布模式等影响,所得结论可以为用静力非线性分析估计砌块结构的抗震性能提供有益的参考依据。     

砌体结构窗下墙地震破坏研究

利用数值模拟试验方法建立3组砌体墙模型,设计不同窗下墙跨高比、不同墙体开洞率以及不同墙体高宽比的一系列算例。分析这些因素对砌体结构窗下墙地震破坏影响程度,并提出控制条件,使窗下墙先于窗间墙破坏,实现结构抗震多道设防的抗震设防目标。     

城市轨道交通大型地下空间结构抗震性能分析

以某城市轨道交通大型地下空间结构工程为背景,研究和分析大型地下空间结构在设防地震和罕遇地震作用下的结构抗震性能。利用MIDAS/GTS大型有限元程序建立三维动力模型,采用时程分析法,获得了结构的变形和内力响应,分析了结构的层间位移差、层间位移角和结构静动力力学特性。基于场地条件下的大型地下空间结构,在设防地震下顶底板处层间位移差最大值为12.00mm,位移角最大值为1/20831/550;在罕遇地震下顶底板处层间位移差最大值为21.82mm,位移角最大值为1/11451/250,总体上满足结构变形要求。研究结果表明:对于大型地下空间结构,在进行结构设计时,除了静力计算工况,应综合考虑抗震工况,开展三维动力时程分析,以便全面掌握其抗震性能;在地震作用下,结构顶板、侧墙和底板等某些部位的内力值较静力计算工况大;大型地下空间主体结构开口处为薄弱环节,应在设计中进行相关加固措施考虑。     

复杂大型地铁地下车站结构非线性地震反应分析

以苏州地铁一号线的星海站为工程背景,对上层为五跨和下层为三跨的地铁车站结构的抗震性能进行数值计算,考虑了土体与混凝土的强非线性特性和土与结构接触非线性特性,分析了结构的层间位移反应特征和结构构件连接部位的应力反应规律,以及结构构件的动态损伤演化规律.研究结果表明:车站结构柱子底端的应力反应大于顶端的应力反应,边柱底端的反应大于中柱底端的反应,下层柱底的应力反应大于上层柱底的应力反应;车站结构的上层侧墙的顶底部结点的应力反应明显比下层侧墙的对应位置结点处的要大;车站结构顶板的中跨端部结点的应力反应明显比侧边跨和侧中跨的要大;车站结构中板的侧中跨端部的应力反应明显比中跨端点处的要大,同时中跨端点处的应力反应又要比侧跨端部的要大;下层右中柱及下层侧墙底部外侧均为破坏最为严重的区域.研究成果对提高该类地铁车站结构抗震性能的认识及其抗震设计水平提供合理的参考与指导.     

Behavior of braced excavation in sand under a seismic condition: experimental and numerical studies

The behavior of braced excavation in dry sand under a seismic condition is investigated in this paper. A series of shake table tests on a reduced scale model of a retaining wall with one level of bracing were conducted to study the effect of different design parameters such as excavation depth, acceleration amplitude and wall stiffness. Numerical analyses using FLAC 2D were also performed considering one level of bracing. The strut forces, lateral displacements and bending moments in the wall at the end of earthquake motion were compared with experimental results. The study showed that in a post-seismic condition, when other factors were constant, lateral displacement, bending moment, strut forces and maximum ground surface displacement increased with excavation depth and the amplitude of base acceleration. The study also showed that as wall stiffness decreased, the lateral displacement of the wall and ground surface displacement increased, but the bending moment of the wall and strut forces decreased. The net earth pressure behind the walls was influenced by excavation depth and the peak acceleration amplitude, but did not change significantly with wall stiffness. Strut force was the least affected parameter when compared with others under a seismic condition.     

多维地震下考虑桩-土相互作用的曲线桥地震响应分析

为研究曲线桥梁在多维地震激励下考虑桩-土动力相互作用的地震响应特性,本文建立了空间桩-土脱离、摩阻和土体压缩非线性理论分析模型。为简化计算将该非线性弹簧模型进行线性化处理,结合有限元ANSYS分析平台建立了黄土场地的曲线桥仿真分析模型,对考虑桩-土相互作用的曲线桥进行了多维多工况数值分析,对比研究了曲线主梁跨中弯矩、墩底剪力和弯矩及桥墩顶位移的地震响应。结果表明:考虑桩-土相互作用的曲线桥梁主梁跨中内力与地震波输入方向密切相关,三维地震作用下主梁内力最大;各工况地震荷载作用下桥墩底部径向剪力响应比切向剪力响应大很多,而桥墩径向弯矩比切向弯矩略小;同一工况下不同桥墩顶切向位移响应大小相当,而径向位移差异较大。在进行非规则曲线桥梁抗震设计时,应充分考虑多维和单维地震激励输入工况。     

考虑土-结构相互作用时地铁高架车站结构横向地震反应分析

基于ABAQUS软件平台,建立了土-桩-高架车站结构非线性动力相互作用的整体有限元分析模型,考虑输入地震动的频谱特性,系统分析了地铁某上部高架车站结构的横向地震反应规律,给出了不同地震条件下车站结构地震横向变形、结构加速度反应和柱底动内力反应程度及其规律。结果表明：由于高架车站结构顶层质量集中较为严重,使得上层结构的动力反应明显大于下层结构,尤其是上层柱底的最大剪力和弯矩都大于下层柱底的对应值。同时,具有明显近场地震动脉冲特征的地震波更易增强结构的地震反应。分析结果能为类似轨道交通高架车站结构的地震反应分析和抗震设计提供有效的参考和指导。     

A comparative analysis of seismic response of shallow buried underground structure under incident P,SV and Rayleigh waves

In this study, A time-domain seismic response analysis method and a calculation model of the underground structure that can realize the input of seismic P, SV and Rayleigh waves are established, based on the viscoelastic artificial boundary elements and the boundary substructure method for seismic wave input. After verifying the calculation accuracy, a comparative study on seismic response of a shallow-buried, double-deck, double-span subway station structure under incident P, SV and Rayleigh waves is conducted. The research results show that there are certain differences in the cross-sectional internal force distribution characteristics of underground structures under different types of seismic waves. The research results show that there are certain differences in the internal force distribution characteristics of underground structures under different types of seismic waves. At the bottom of the side wall, the top and bottom of the center pillar of the underground structure, the section bending moments of the underground structure under the incidences of SV wave and Rayleigh wave are relatively close, and are significantly larger than the calculation result under the incidence of P wave. At the center of the side wall and the top floor of the structure, the peak value of the cross-sectional internal force under the incident Rayleigh wave is larger than the calculation result under SV wave. In addition, the floor of the underground structure under Rayleigh waves vibrates in both the horizontal and vertical directions, and the magnification effect in the vertical direction is more significant. Considering that the current seismic research of underground structures mainly considers the effect of body waves such as the shear waves, sufficient attention should be paid to the incidence of Rayleigh waves in the future seismic design of shallow underground structures.     

埋深对地铁车站地震反应的影响分析

关于埋深对地下结构地震反应的影响的研究对象多见于地下隧道,对地铁车站地震反应受埋深影响变化规律缺乏深入研究。本文基于ANSYS有限元软件,采用改进的简化方法建立三种不同埋深的地铁车站结构有限元模型,以两种基岩波的水平向和竖向地震动作为激励,求解各模型中地铁车站结构重要部位的地震反应。分析不同埋深时地铁车站结构惯性作用、侧面土体和上部土体三个因素对地铁车站地震反应的影响情况。分析结果表明:在双向地震作用下,地铁车站侧壁弯矩、剪力、轴力和中柱轴力随埋深的增加而增加,中柱剪力和弯矩随埋深增加而减少。埋深越深,侧面土体对地铁车站地震反应影响越大;上部土体使中柱轴力不断增加;结构自身的惯性作用对其地震反应的贡献逐渐减小。     

地震作用下液化场地变截面桩与等截面桩的动力响应对比分析

为研究液化场地变截面桩的动力响应,依托翔安大桥实体工程,采用有限元软件,建立变截面桩－土和等截面桩－土相互作用模型,模拟液化场地变截面桩及等截面桩在地震作用下的振动反应,分析在地震作用下变截面位置不同的变截面桩及等截面桩的动力响应特征。结果表明:地震作用下,液化土层不同深度处的孔压比变化规律基本相同,均从0逐渐增大最后趋于稳定;变截面桩的桩身加速度和桩身位移均大于等截面桩,且桩顶加速度峰值出现的时刻均滞后于桩底;在饱和砂土层处,桩身位移变化趋势均较陡;变截面桩的桩身弯矩峰值和桩身剪力峰值均大于等截面桩,且其峰值出现的位置较等截面桩深;地震作用下,变截面桩及等截面桩的弯矩与剪力均在安全范围之内;液化场地变截面梁桥桩基础抗震设计时,应着重分析液化土层与非液化土层分界面以下的抗弯能力设计及液化土层中抗剪能力设计。     

地基条件对仰斜式挡墙地震响应影响及墙高限值研究

地基条件和墙高是影响挡土墙地震响应特征的重要因素。建立不同地基条件的仰斜式挡土墙有限元时程分析模型,以墙身外倾最大危险状态为最不利时刻,研究地基条件和墙高对挡墙动力响应及墙-土相互作用的影响特征,并以满足力学检算和墙身位移限值为出发点,提出同时考虑地基条件和地震峰值加速度PGA的仰斜式挡墙墙高控制建议。结果表明：岩质地基挡墙墙背动土压力沿墙高呈中部大、上下小的凸形分布,大震下土压力较中震时有小幅减小;基底反力呈墙踵为0、墙趾集中的三角形图式,且随PGA和墙高的增加踵部脱空趋势更为明显;土质地基挡墙因墙底地基土变形对墙后填土的牵连作用,填土跟随墙身运动的趋势加剧,墙背动土压力与PGA呈正相关并沿墙高近似呈线性分布,于墙底处最大;墙身往复摆动使踵趾端地基土体塑性变形较基底中部明显,基底反力峰值向中部转移;根据最不利时刻稳定性、承载力检算,考虑对墙身位移合理限制,提出地震区仰斜式挡墙的允许墙高在设防PGA不超过0.2g时为8 m, 0.4g大震下硬质岩地基挡墙可达8 m,软质岩地基挡墙不宜超过6 m,碎石土、砂质黏土地基挡墙不宜超过4 m。     

Seismic rotational displacement of gravity walls by pseudo-dynamic method: Passive case

Prediction of the seismic rotational displacements of retaining wall under passive condition is an important aspect of design in earthquake prone region. In this paper, the pseudo-dynamic method is used to compute the rotational displacements of rigid retaining wall supporting cohesionless backfill under seismic loading for the passive earth pressure condition. The proposed method considers time, phase difference and effect of amplification in shear and primary waves propagating through both the backfill and the retaining wall. The influence of ground motion characteristics on rotational displacement of the wall is evaluated. Also the effects of variation of parameters like wall friction angle, soil friction angle, amplification factor, shear wave velocity, primary wave velocity, period of lateral shaking, horizontal and vertical seismic accelerations on the rotational displacements are studied. The rotational displacement of the wall increases substantially with increase in amplification of both shear and primary waves, time of input motion, period of lateral shaking and decreases with increase in soil friction angle, wall friction angle. The rotational displacements of the wall also increase when the effect of wall inertia is taken into account. Results are provided in graphical form.     

浮放储罐三维地震反应有限元分析

针对立式储罐,考虑液固耦合效应、地基与储罐结构的相互作用,采用有限元分析方法,对储罐在三维地震荷载作用下动反应进行了数值分析。分析结果表明：储罐三维地震加速度反应较一维地震加速度反应增加、提离高度明显放大、储罐轴向应力增加、基底剪力与弯矩增大。