地震作用下的北京地層動力響應分析

1、專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進程使命：加速中國職業(yè)化進程聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：075586153458【摘要】通過大型通用計算軟件Ansys，采用平面動力有限元模型對北京天然地層進行了地震響應計算分析。針對北京地鐵所處地層條件對該線路的天然地層進行水平地震、豎向地震和耦合地震作用分析，得出了三種加載方式下的水平位移、水平加速度、豎向位移以及豎向加速度沿深度方向的變化曲線規(guī)律，可供反應位移法中使用，同時也得出了地表在地震作用

2、下的運動時程曲線規(guī)律。【關鍵詞關鍵詞】地鐵隧道地震分析1前言前言地下鐵道是城市現(xiàn)代化交通工具，且是戰(zhàn)時重要的人防工程。雖然地下工程結構有周圍土體對變形位移的約束作用，使其在受震時所產生的振幅大為減少，受震害的程度較地面建筑為輕，但強震給地下結構帶來的影響不容忽視，這一點已被1995年日本阪神大地震所證實。日本這次地震使得地鐵區(qū)間隧道及地鐵車站受到嚴重破壞，甚至出現(xiàn)地鐵車站完全倒塌的先例。地鐵結構一旦發(fā)生破壞由于其修復困難，往往造成嚴重的

3、經濟損失，所以加強研究地下結構的抗震性能，對地下結構地震反應分析方法及減震措施提出響應的建議十分必要，本文將針對地震作用下的地層響應分析進行初步探討。2工程簡介工程簡介北京地鐵十號線是北京軌道交通路網中一條西北至東南的軌道交通半環(huán)線，線路經過海淀、朝陽、豐臺三個行政區(qū)。線路起點在北京市西北海淀區(qū)的藍靛廠，沿四環(huán)路、巴溝路、海淀南路、知春路、土城北路向東，斜穿城市東北角的太陽宮后沿東三環(huán)路一直向南，途經亮馬河、農展館、京廣中心、國貿、勁松

4、等地區(qū)，在經過南三環(huán)分鐘寺立交橋后，沿龍爪樹路向南，再沿石榴莊路向西到豐臺區(qū)宋家莊，并與五號線銜接。線路全長32.945km，其中地下線32.095km，路塹及地面線0.85km，全線共設車站28座，其中地面站一座，地下站27座。3有限元模型的確定有限元模型的確定3.1基本條件與假定基本條件與假定在進行地下結構地震反應分析時，為了分析方便和盡可能地接近實際情況，本論文中采用如下基本假定：(1)將實際土層進行加權平均，按均質土層進行考慮；

5、土是由水平方向無限伸展的薄層組成，符合平面應變的假定。(2)土介質為均質、各向同性體。(3)動力作用下滿足位移協(xié)調的條件。(4)采用總應力分析方法，不考慮孔隙水壓變化和砂土地震液化的影響。3.2地震波的選取與調整地震波的選取與調整3.2.1地震波的選取地震波的選取由于北京地區(qū)歷史上沒有發(fā)生過強度較大的有記載的地震記錄，因此在進行時程分析時，需要考慮其他地區(qū)的地震資料。因為北京的地質資料與美國帝谷相似，所以本文中的計算采用1940年5月1

6、8日美國帝谷EICentro地震的加速度記錄作為輸入的地震荷載動頻譜特征。該地震震級M=7.1，震中矩為50km，NS方向的最大加速度分量為3.417ms2，持續(xù)時間30s，本文取其前15s進行計算。分析中采用對應于時間間隔△t=0.02s的加速度離散值作為輸入地震動加速度頻譜特征（表1）。3.2.2地震波的調整地震波的調整北京地區(qū)地震設防烈度為8度，相應的地面峰值加速度為0.2g，見表1。因此需要將原始的美國帝谷EICentro波調整

7、到北京地區(qū)地震設防烈度。本文將原始的NS加速度分量作為荷載加到計算模型專業(yè)專業(yè)知識分享版分享版使命：加速中國職業(yè)化進程使命：加速中國職業(yè)化進程聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：075586153458模型底部邊界的節(jié)點施加全約束；模型頂部為自由面。(1)當考慮水平地震作用時，約束兩側邊界上節(jié)點的豎向位移，放松水平位移；(2)當考慮豎向地震作用時，約束兩側邊界上的水平位移；(3)當考慮水平和豎向地震耦合作用時，約束兩側邊界上的豎向位移。4地層的地震響應