土-地下結(jié)構(gòu)相互作用體系的抗震分析.pdf

1、隨著我國地鐵建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，以及大空間地下工程的建設(shè)，大型地下空間結(jié)構(gòu)的抗震問題，特別是地震行波輸入下大跨度地下空間結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)問題，已經(jīng)成為工程抗震領(lǐng)域的重要課題。美國、日本等國家都曾經(jīng)對地鐵等地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究，提出了一些實(shí)用的抗震設(shè)計(jì)方法與抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，但我國在這一領(lǐng)域的研究相對滯后。迄今為止，我國還沒有獨(dú)立的地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，原因主要是研究工作開展不夠，基礎(chǔ)資料積累不足，對地下結(jié)構(gòu)災(zāi)害性動力反應(yīng)和抗震設(shè)計(jì)方法缺

2、乏系統(tǒng)研究。因此，對地鐵等地下結(jié)構(gòu)抗震性能與破壞機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究對我國來說是一個(gè)現(xiàn)實(shí)而又迫切的問題。 本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，以有限元分析為主要手段對阪神地震中大開地鐵站進(jìn)行了抗震研究，主要完成了以下幾個(gè)方面的工作及得到一些有意義的結(jié)論： 1．對土層中地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的分析方法進(jìn)行了探討，并對利用大質(zhì)量法和常規(guī)方法所得的土層和結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行比較分析，以驗(yàn)證大質(zhì)量法的準(zhǔn)確性。比較分析的結(jié)果表明：大質(zhì)量的取值應(yīng)

3、為結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的105～108倍，才能保證結(jié)果的正確性；對于本文的結(jié)構(gòu)，大質(zhì)量法在某些內(nèi)力的地震反應(yīng)方面與常規(guī)方法之間存在著一定的誤差，但是差別有限的。例如，節(jié)點(diǎn)1處的地震輸入üb(t)和該點(diǎn)加速度反應(yīng)üm(t)之間的最大瞬時(shí)誤差為10.3％，此時(shí)最大瞬時(shí)誤差發(fā)生在輸入地震加速度時(shí)程曲線穿越0值的時(shí)刻，加速度的絕對值依然很小，并不影響整個(gè)地震輸入時(shí)程。而輸入地震加速度峰值誤差僅為0.69％，由此造成對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響是有限的。產(chǎn)生誤差最

4、大的為節(jié)點(diǎn)9處的剪力反應(yīng)，最大瞬時(shí)相對誤差為7.4％(也是發(fā)生在時(shí)程曲線穿越0值的時(shí)刻)，而峰值誤差僅為0.49％。這一誤差水平，從工程應(yīng)用角度看是可以接受的。 2．對地震行波輸入下地下結(jié)構(gòu)的線性地震反應(yīng)和非線性地震反應(yīng)分別進(jìn)行了計(jì)算分析，比較不同地震行波視波速對地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，結(jié)果表明地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)隨著地震行波視波速的不同而變化的規(guī)律比較明顯，并且線性地震反應(yīng)和非線性地震反應(yīng)隨著地震行波視波速的變化規(guī)律不同，但是總體

5、來看行波輸入和一致輸入下地下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)之間存在著很大的差別，尤其是中柱上下兩端節(jié)點(diǎn)附近截面處的軸力反應(yīng)受地震行波視波速的影響特別明顯，而大開地鐵站中柱的大量破壞也證實(shí)了這一點(diǎn)。因此，在對地下結(jié)構(gòu)各部位構(gòu)件的設(shè)計(jì)中選取設(shè)計(jì)內(nèi)力控制截面應(yīng)綜合考慮地震波一致輸入和行波輸入下該構(gòu)件的內(nèi)力變化規(guī)律。 3．通過算例比較了在同一地震輸入下的地下結(jié)構(gòu)線性地震反應(yīng)和非線性地震反應(yīng)，結(jié)果表明兩者有很大的差別。因此，在地下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析中，應(yīng)根