地鐵車站結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)有限元分析.pdf

1、隨著地下結(jié)構(gòu)數(shù)量的增多和地下結(jié)構(gòu)震害的頻繁出現(xiàn),地下結(jié)構(gòu)抗震問題日益受到世界各國地震工作者的重視。特別是在1995年日本阪神大地震中,神戶市地鐵車站結(jié)構(gòu)與區(qū)間隧道遭到嚴(yán)重破壞,引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。但是我國在地下結(jié)構(gòu)抗震方面的研究相對滯后,至今還沒有完善的地下結(jié)構(gòu)抗震分析方法,也沒有獨(dú)立的地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范。本文重點(diǎn)研究考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用的地鐵車站結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng),同時,對地震響應(yīng)有限元分析過程中需解決的一些難點(diǎn)進(jìn)行深入的研究與探討。

2、
　　(1)借助 ANSYS有限元軟件提供的APDL語言,成功實(shí)現(xiàn)土的等價粘彈性模型,算例表明:在動力作用下,采用等價粘彈性模型時,計算結(jié)果要明顯小于線彈性模型,這主要是因為等價粘彈性模型充分考慮了土的阻尼效應(yīng)。
　　(2)依據(jù)地震動的合成理論,利用FORTRAN語言編制地震動的合成程序,使計算過程中輸入地震動盡可能滿足當(dāng)?shù)貓龅貤l件要求。利用最小二乘法原理,對地震動從加速度到位移積分過程中的誤差進(jìn)行修正,算例表明,經(jīng)修正后,

3、加速度及傅立葉譜并沒有發(fā)生多大的改變,但明顯糾正了位移的漂移現(xiàn)象。同時,依據(jù)一維波動理論編制地震動的反演程序,并采用實(shí)例驗證其程序的正確性。
　　(3)依據(jù)各種人工邊界原理,利用APDL語言實(shí)現(xiàn)各種人工邊界的施加方法。算例表明:粘彈性邊界優(yōu)于粘性邊界,粘彈性邊界充分考慮了地基彈性恢復(fù)力,在透射邊界中,視波速的確定受人為因素的影響,在進(jìn)行彈塑性地震響應(yīng)分析時有可能出現(xiàn)計算不收斂現(xiàn)象。在地震動輸入方式中,位移輸入要優(yōu)于一致加速度輸入。

4、
　　(4)利用有限元法,分析討論了地鐵車站結(jié)構(gòu)在靜力作用下的受力特性,以及結(jié)構(gòu)各部位位移變化規(guī)律。
　　(5)對比分析了地鐵車站結(jié)構(gòu)在輸入地震動特性、不同地震動輸入方式及不同人工邊界條件設(shè)置等條件下的地震響應(yīng)特性。
　　(6)對地鐵車站結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響因素進(jìn)行了分析,研究了地面結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)差異;還研究了結(jié)構(gòu)彈性模量與泊松比、豎向地震動、地震動峰值及覆蓋土層厚度對地鐵車站結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響以及地鐵車站結(jié)構(gòu)