通过活断层区地铁隧道地震反应分析

<正>地铁隧道作为生命线工程的重要组成部分,其抗震问题日益受到关注。早期人们认为地下结构受周围土体的约束,具有良好的抗震性能,但1995年日本阪神地震造成了神户市部分地铁车站和区间隧道受损严重,震后修复困难,产生巨大的经济损失,才使人们意识到地下结构的抗震问题也不容忽视。我国是世界上多地震国家之一,处于活动期的断层在我国分布较广,为避免使结构遭受活断层错动引发的震害,避让措施成为地铁隧道建设选线设计中的     

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:     

黄土地区地铁地下结构抗震研究综述

介绍了地铁地下结构抗震研究的发展历史、研究现状及黄土地区地铁地下结构抗震的相关研究,总结归纳出地震作用下地铁地下结构的地震破坏形式与地震反应特征;对地铁地下结构的不同抗震研究方法进行对比研究,指出各种研究方法的优缺点与适用情况。针对我国黄土地区地铁地下结构抗震分析理论研究不足,基础资料积累欠缺,抗震设计尚无可靠依据的实际情况,探讨了黄土动力本构模型、黄土与结构动力相互作用、离心机振动台试验研究及抗震分析方法等因素对黄土地区地铁地下结构抗震研究可靠性的影响,提出黄土地区地铁地下结构地震动力反应分析、地震破坏机理分析、抗震性能分析及抗震设计中需要深入研究的关键问题。     

软土层厚度对地铁车站结构地震反应的影响规律研究

为了明确软土层厚度对地铁车站结构地震反应的影响规律,本文中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厚度软土层时9种软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。由本文和作者之前对软土层埋深影响地铁车站结构地震反应的共同研究结果来看：软土层位于地铁车站结构侧向地基时对地铁车站结构的抗震是非常不利的,尤其是软土层位于地铁车站结构侧向地基底部时最为不利,而当软土层位于地铁车站结构底部地基中时对其抗震性能一般是有利的,起到消能减震的作用;当软土层位于地铁车站结构侧向地基顶部时,随着软土层厚度的变大,对地铁车站结构抗震性能的影响越是不利且影响程度越大,而当软土层位于地铁车站结构侧向地基底部和底部地基中时,软土层厚度的变化对地铁车站结构抗震性能的影响规律并不具有很好的一致性。     

邻近建筑对地铁结构地震反应的影响研究

本文从中国地铁交通系统大规模建设的背景出发,考虑到地铁地下结构邻近存在地面建筑的实际情况,在以往地铁地下结构地震反应分析的基础上,对比研究了邻近建筑对地铁地下结构地震反应的影响。结合地下结构与地面结构动力反应的特点,阐述了地铁邻近建筑通过所在场地对地铁地下结构地震反应产生影响的物理机制。应用有限元法和粘弹性人工边界,建立了地下结构．邻近地上结构．地基系统二维散射问题的计算体系。分析不同形式的地上结构对地铁地下结构地震反应的影响,并对其规律进行总结。论文的主要研究工作如下：     

软土地区地铁车站结构的非线性地震反应分析

为了明确天津市软土地基对地铁车站的结构地震反应的影响规律,以天津市地铁3号线的昆明路站为工程背景,采用数值模拟分析的方法,研究了该地铁站的地震反应。通过建立二维平面有限元模型,分析了结构抗震薄弱环节及结构抗震性能的影响因素。研究结果表明:天津宁河波作用下结构中柱内力响应明显大于其他构件,且柱底连接处内力幅值最大,为结构抗震薄弱环节;周围土层的弹性模量及上覆土层厚度对结构抗震性能的影响更明显,而结构自身的等效弹性模量对结构抗震性能影响不明显。研究成果丰富了软土地区地铁车站抗震设计理论,对地铁车站的优化设计具有重要意义。     

基于土-结构相互作用的地铁车站抗震研究

以土—结构动力相互作用理论为基础,对于不考虑核爆炸荷载作用下地铁车站的抗震问题进行了探讨,提出了抗震设计建议。     

侧向连续开孔地铁车站结构的三维地震响应研究

为了合理开发、利用地下空间资源,目前国内出现了一种新型的地铁车站结构形式:侧向连续开孔的地铁车站结构.因为车站边墙的开孔会削弱结构的整体抗震性能,所以有必要研究该结构形式的抗震能力.对侧向连续开孔的地铁车站结构建立了三维计算模型,通过研究其三维地震响应规律,确定了结构的薄弱部位,得到了地震荷载引起的结构内力的增幅.该研究成果可为今后此类地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

ECC-BFRP加固地铁车站抗震性能研究

为提升高烈度地区地铁车站结构的抗震性能,文中以西安某黄土场地地铁车站结构为背景,提出应用ECC-BFRP复合层来加固地铁车站结构中柱。利用有限元软件Abaqus建立土-地铁车站结构相互作用体系三维有限元模型,分别对水泥砂浆（Mortar）加固、ECC加固、Mortar-BFRP和ECC-BFRP复合层加固情形下地铁车站结构以及未加固情形下地铁车站结构的地震反应进行了对比分析,获得了不同加固措施下地铁车站的位移响应以及整体和局部构件塑性发展变化规律。研究结果表明：采用ECC-BFRP复合加固可有效提升地铁车站中柱的刚度,减小车站的整体地震反应;同时,中柱的塑性发展程度明显减小,其它构件的塑性应变分布较为均匀,车站的抗震性能得到了有效提升。研究成果可为地下结构抗震加固设计提供重要参考。     

深圳老街地铁车站结构完全相互作用体系三维地震动力响应分析

为更深入认识复杂高层建筑相互作用体系的动力响应特性,结合具体工程背景分别采用罚函数算法和无限单元描述界面接触特性和动力边界,并在此基础上建立大规模深圳老街地铁车站上部结构-地下结构-地基完全相互作用体系三维有限元模型,针对场地土层对基岩输入地震动的影响,对地下连续墙动土压力变化规律以及结构动力响应特性进行了分析,对深圳老街地铁车站结构完全相互作用体系抗震性能进行了评价,可为相关工程设计和具体实践提供参考。     

地下结构地震响应分析

随着我国地下轨道交通的迅猛发展,地下结构的抗震设计和抗震安全性能评估已成为城市工程抗震和防灾减灾研究的重要课题。文中应用有限元软件ABAQUS建立了典型三层三跨地铁车站在平面S波作用下的模型,通过对各个构件交点处的应力分析得到以下结论:结构受力的最大值发生在结构一层外墙,而且内墙的最大应力发生在一层墙与底板相交处,柱在与底板、二层楼板和顶板相交处是该构件受应力最大的地方,而楼板的最大应力发生在底板与两侧墙相交处。因此,在设计和施工过程中应对以上部位予以重视。     

水平地震作用下高架桥与地铁结构的相互影响研究

为了研究水平地震作用下桥梁结构及地铁设施的相互影响,以山西省太原市解放路改造工程为依托工程,分别建立了高架桥、地铁站、高架桥及地铁设施组合结构的三维动力有限元模型,并考虑设置碎石隔震层,进行不同工况下结构的抗震性能分析。结果表明:由于碎石层的缓冲隔震作用,组合结构中高架桥的桥墩内力更小,且地震作用越大时,内力减小程度越大;另一方面,高架桥的建造对地铁结构的抗震性能影响较小。此外,对于桥梁结构而言,碎石层的厚度变化对桥墩内力有一定影响,但影响程度较小;而对于地铁结构而言,碎石层厚度越小,地铁柱剪力弯矩值往往会越大,但增加幅度有限。     

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。     

剪切波速在福州地铁6号线场地分类中的应用

剪切波速是结构抗震设计中确定地震动参数的重要依据。利用福州地铁6号线沿线场地各土层剪切波速数据,给出福州地铁6号线沿线六类土层的949个测点的剪切波速统计分析及土层纵向变化情况。用三种不同规范计算不同深度范围内的等效剪切波速,对地铁沿线场地进行类别划分和对比,有助于6号线地铁建设乃至未来福州市地铁6号线沿线区域的工程建设。     

城市结构抗震韧性评估研究新进展

城市结构是城市抵御地震灾害的关键载体,其抗震韧性要求在地震作用下具有快速恢复结构使用功能的能力。通过抗震韧性评估定量反映结构地震损伤及恢复程度,可为制定城市结构韧性提升策略提供依据。本文系统地梳理了城市结构抗震韧性评估研究现状。首先,介绍了结构抗震韧性的基本理念,从韧性指标、韧性模型、韧性水平及韧性评估四个方面总结了国内外关于城市结构抗震韧性评估的研究成果;其次,探讨了城市结构抗震韧性评估的发展趋势。已有研究表明：结构抗震韧性评估的研究在评估方法高效化和韧性模型精细化方面取得了较大进展,但仍然面临功能恢复模型不完善和韧性评估工程实践案例较少等诸多挑战;最后,对未来研究方向进行了展望,可为后续城市结构抗震韧性评估研究提供参考。     

唐山震后建设与抗震结构体系

1976年唐山大地震至今已30年,唐山的震后建设先后经历了抗灾建设、恢复建设和发展建设三个阶段。三个不同的建设阶段所采用的抗震结构体系有所不同,也反映了我国抗震理论和实践的进步与发展。本文总结了三个不同建设时期唐山市建筑工程采用的主要抗震结构体系,并对唐山市建筑抗震结构体系的发展提出了建议。     

双向地震动作用下单拱大跨地铁车站结构地震响应分析

地铁车站结构作为现代城市交通工程的重要组成部分,其抗震问题已成为城市工程抗震和防灾减灾研究的重点与难点。以深圳地铁3号线四期低碳城单拱大跨车站为研究对象,采用近场波动有限元方法,建立三维土-结构相互作用整体有限元分析模型。选取3条人工波和3条天然波作为输入地震动,分析水平单向地震动、水平与竖向双向地震动作用下单拱大跨地铁车站结构三维地震响应规律。研究结果表明,双向地震动作用下单拱大跨无柱结构及矩形框架有柱结构的水平位移及层间位移均略小于单向地震动作用下,但矩形框架有柱结构在竖向地震动作用下的中柱轴压比明显增加,说明单拱大跨车站结构可有效降低双向地震动作用下中柱轴压比变大的风险;双向地震动作用下的结构峰值弯矩大于单向地震动作用下,说明进行结构设计时应适当考虑竖向地震动作用的影响;单拱大跨无柱结构拱顶弯矩明显小于矩形框架有柱结构顶板跨中弯矩,改善了常规矩形框架结构顶板受力性能,但由于单拱大跨无柱结构缺少中柱竖向支撑作用,其底板及侧墙底部弯矩明显大于矩形框架有柱结构,尤其在双向地震动作用下更明显,因此单拱大跨无柱结构需加强底板及侧墙的厚度与配筋,以抵抗较大的弯矩响应。     

叠合装配式地铁车站结构地震动力响应及减震措施研究

地铁车站结构的减隔震技术目前仍处于起步阶段,缺少针对各类车站减隔震技术机理的系统性研究,故在“双碳”背景下开展装配式地铁车站的减隔震技术研究具有重要科学意义。以新型的“预制+现浇”的地铁车站为背景,建立叠合装配式地铁车站结构的有限元模型;以提升结构中柱抗震性能为目的,在中柱端部设置弹性滑移支座;利用动力时程分析法对比分析不同减隔震措施对叠合装配式车站结构地震响应特性的影响。结果表明：隔震支座的设置改善了车站结构的传力机制,抗震性能更好的侧墙承受了更多的地震荷载,有效地削弱了结构中柱的地震损伤程度;当隔震支座设置在柱顶时,整体隔震效果最为合理;隔震支座的摩擦系数对叠合装配式车站的抗震性能影响明显,且摩擦系数越小,对提高结构中柱的抗震性能越有利。研究结果可为类似地铁车站结构的减隔震工程提供参考。     

浅埋软土地铁车站地震响应数值分析

采用大变形和粘性边界条件,建立土-结构相互作用的二维动力模型,对浅埋软土场地地铁车站地震荷载作用下的动力响应进行数值研究,分析了地铁车站结构的水平相对位移反应和加速度反应,研究了地铁车站结构的埋深对结构地震位移的影响,并对地震作用下对地铁车站结构的内力进行了比较分析,对地铁车站结构的抗震设计提出了一些看法和对策.     

桥梁抗震设计规范的现状与发展趋势

本文对世界主要桥梁结构抗震设计规范的现状进行了较为详细的对比,指出我国现行《公路工程抗震设计规范》中存在的一些缺点。本文还对目前国际上桥梁结构抗震设计规范的发展动向进行了总结,提出了修订我国新《城市桥梁抗震设计规范》的一些意见。