地下結(jié)構(gòu)地震破壞機(jī)理研究.pdf

1、為了解決車輛的增多，城市交通擁擠等一系列問(wèn)題，各地開(kāi)始大規(guī)模的進(jìn)行地鐵建設(shè)。大規(guī)模的地鐵建設(shè)使地鐵抗震問(wèn)題成為城市工程抗震和防災(zāi)減災(zāi)研究的重要課題。地下結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生震害，修復(fù)困難、代價(jià)昂貴，也將對(duì)其周圍的結(jié)構(gòu)造成不利的影響。而我國(guó)已建成地鐵和有地鐵規(guī)劃的城市中有很多地區(qū)處于地震高發(fā)地帶，因此，必須對(duì)地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)規(guī)律和地下結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理進(jìn)行研究，以指導(dǎo)地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和抗震安全性能評(píng)估。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外有關(guān)地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上

2、，為探索地下結(jié)構(gòu)地震破壞機(jī)理做了如下工作：
　　 1.振動(dòng)臺(tái)三維疊層剪切箱的研制
　　 在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研制疊層剪切箱的基礎(chǔ)上，首次設(shè)計(jì)并制作了國(guó)內(nèi)最大的剛度可調(diào)的可用于進(jìn)行大型三維模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的三維疊層剪切模型箱。通過(guò)在地震模擬振動(dòng)臺(tái)的實(shí)際測(cè)試和檢驗(yàn)，驗(yàn)證了該剪切箱可使地下結(jié)構(gòu)大型模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)較好地模擬半無(wú)限域中地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。
　　 2.粘土層中地下結(jié)構(gòu)大型模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)
　　 利用已研制的三維

3、疊層剪切模型箱完成了一系列不同土層、不同工況的地下結(jié)構(gòu)大型模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。對(duì)試驗(yàn)的宏觀現(xiàn)象及選取的二次典型試驗(yàn)的數(shù)據(jù)詳細(xì)分析，初步揭示了不含砂層土體中地下結(jié)構(gòu)的震害機(jī)理與破壞模式。在地震荷載作用下，不同深度土體的剪切變形差使地下結(jié)構(gòu)發(fā)生的層間相對(duì)位移是導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)破壞的主要原因。地下結(jié)構(gòu)震害以柱頂及頂板和樓板與側(cè)墻的節(jié)點(diǎn)處破壞為主，并且破壞程度隨埋深的減小而增大。
　　 3.可液化砂土層中地下結(jié)構(gòu)大型模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)
　　

4、 完成了可液化砂土層中地下結(jié)構(gòu)大型模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比可液化砂土層中和粘土層中地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中加速度數(shù)據(jù)放大系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)：相同峰值地震動(dòng)輸入時(shí)，相同埋深處的粘土層中地下結(jié)構(gòu)加速度放大系數(shù)大于砂土層中地下結(jié)構(gòu)加速度放大系數(shù)，這說(shuō)明砂土液化對(duì)地下結(jié)構(gòu)有減震作用。從試驗(yàn)后檢驗(yàn)也可以發(fā)現(xiàn)，液化后的土體中，試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜎](méi)有明顯的破壞，但液化后由于孔隙水壓力的增加，使得模型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的上浮現(xiàn)象，對(duì)于本次試驗(yàn)，由于砂土層是水平成層的，試驗(yàn)?zāi)?/p>

5、型僅是獨(dú)立的地鐵車站模型，結(jié)構(gòu)上浮基本上是均勻的，可以推斷：在實(shí)際地鐵工程中，如果隧道或地鐵車站處于不均土層中，液化后將導(dǎo)致嚴(yán)重的不均勻上浮或沉降，將引起隧道或結(jié)構(gòu)的斷裂等嚴(yán)重破壞。
　　 4.三維有限元數(shù)值模擬分析
　　 為了實(shí)現(xiàn)在ABAQUS中用有限的模型土模擬半無(wú)限空間土體，探索了將加速度時(shí)程轉(zhuǎn)化為力時(shí)程，并在底邊界添加阻尼器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)在ABAQUS應(yīng)用粘性邊界條件的方法，并通過(guò)波源問(wèn)題和散射問(wèn)題證明了此方法的