软基场地地铁车站地震响应及参数敏感性分析

研究目的:为更加全面地探讨软土场地中地铁车站结构地震动力响应特性和灾变机理,分析软基土性参数变化对土体特征点处动孔压比、地铁车站结构特征位置处内力等动力响应指标变化影响规律,本文采用两相介质动力分析方法和多指标综合平衡法对饱和软土地基-地铁车站结构动力相互作用体系进行数值分析与参数敏感性分析,旨在为认识地铁车站结构地震动力灾变机理提供参考。研究结论:(1)结构底板附近存在环状动孔压比峰值区域,引起两侧远场土体向内部侧向流动,对结构底部产生挤压上抬作用;(2)结构体系中底板、剪力墙下端和中柱为受力破坏薄弱部位;(3)软基土性因素中黏聚力对典型动力响应指标影响最为显著,参考体积模量次之;(4)该研究成果可用于指导软土地基地铁车站结构抗震设计。     

三拱立柱式地铁地下车站结构三维精细化非线性地震反应分析

基于ABAQUS软件研发的显式有限元并行计算集群平台,建立三拱立柱式地铁地下车站结构三维精细化有限元分析模型;研究大地震近场和远场地震动作用下地铁地下车站结构三维非线性地震反应特性.结果表明:地震作用下,三拱立柱式车站立柱底部为最危险部位,两侧副拱较中间主拱安全;两侧副拱拱璧损伤没有框架式车站结构外墙损伤严重;两侧副拱与竖向轴夹角约为30°处上、下拱壁上损伤指数最大;地铁地下车站结构峰值加速度沿车站纵轴线方向呈波浪状,纵轴线中点附近峰值加速度最大;三拱立柱式地铁车站的破坏主要和结构相对位移角有关,其破坏模式主要为剪切破坏.     

地铁车站与高架桥合建工程结构动力响应研究

地铁车站与高架桥合建工程结构体系复杂,动力荷载作用下结构受力变形规律尚不明确。文章基于某地铁车站与高架桥合建的实例,对地震荷载作用下结构的动力响应进行研究,结果表明：地震动力作用持续状态下,地铁车站结构内部相对位移较小,表层土水平位移峰值约为地铁车站结构水平位移的2倍;地震动力作用瞬时性状态下,合建结构本身具有一定稳定性;在地震动力作用下,车站结构的应力变化幅度远小于上部桥梁结构的变化,合建结构中地上部分结构的动力响应仍是结构设计中的主控因素。     

地裂缝环境下盾构隧道结构性状及适应性研究

为了揭示地裂缝环境下不同拼装方式盾构地铁隧道结构性状及适应性,以拟建西安地铁8号线为依托工程,考虑采用盾构隧道穿越地裂缝场地为工程背景,建立三维有限元数值模型,对地裂缝错动作用下不同拼装方式盾构隧道结构变形与内力及适应性进行分析。主要结论:地裂缝错动时通缝拼装盾构隧道沉降变形明显大于错缝拼装盾构隧道;拼装方式对管片衬砌结构内力分布规律的影响不大,均表现为拱底位置出现管片接头挤压破坏和两侧拱腰位置受剪最为严重,但数值上通缝隧道内力更小一些;通缝隧道的环间相对垂直位错量及影响范围均大于错缝隧道。从地裂缝场地盾构隧道适应性来看,当地裂缝位错量s≤10 cm时,两种拼装方式的盾构隧道均可用于地裂缝场地,而当地裂缝位错量s10 cm时,错缝拼装的盾构隧道更适合地裂缝场地。     

上盖单塔框架结构时大底盘地铁车站的地震响应

以某上盖6层框架结构的大底盘地铁车站工程为研究背景,基于有限元软件Midas GTS-NX,建立土体-大底盘地铁车站及其上盖单塔框架结构体系的三维数值模型,分析上盖框架结构对大底盘地铁车站结构地震动力响应的影响。结果表明:在输入地震动作用下,上盖框架结构的存在增大了地铁车站结构的内力,且上盖结构层数越多,内力增幅越大;车站柱子与上盖框架结构相距越近,其弯矩幅值越大、剪力幅值越小;车站柱子横截面弯矩幅值沿柱高方向呈近似"W"形分布,车站顶板和底板弯矩幅值沿车站横向均呈锯齿状分布,但底板弯矩极值分布较均匀,车站侧墙最大弯矩发生在底部区域;车站发生的变形仍为剪切型,上盖结构的存在只改变其相对位移峰值大小,而未改变其变形模式;车站柱子的振动峰值加速度自下而上逐渐增大;对大底盘地铁车站及其上盖结构体系中的地下结构进行抗震设计时,无须考虑上盖结构对地下结构惯性力改变的影响。     

青岛某地下三层车站结构抗震设计对比分析

随着我国地下工程的大规模修建以及近年来地震灾害的频繁出现,在地铁结构设计中,抗震计算日益成为设计内容不可或缺的重要组成部分。为研究地震作用对地铁车站结构的影响,以青岛市某明挖三层地铁车站为工程背景,建立车站带外挂双层风道断面计算模型,应用Midas数值模拟软件,采用反应位移法和时程分析法对结构的地震作用进行计算,就地震作用下结构的内力及变形规律进行研究,并对比分析静力作用及地震作用的结果。结果表明:车站结构除个别位置为地震工况控制点外,其余位置地震作用均为非控制因素,地下结构的设计满足运行安全、经济合理的要求;抗震设计的重点是按抗震设防要求加强结构的构造措施。研究分析方法可为类似工程的设计提供参考。     

地铁车站抗震分析

首先选取了车站主体结构建立合适的有限元模型,并进行静力分析,然后分别采用了谱分析和动力时程分析两种不同的计算方法对车站进行抗震计算分析,对谱分析计算、谱分析和时程分析的计算结果分别予以对比,得出在水平地震力作用下车站结构的最不利受力位置。主要结论包括:地铁车站结构的弯矩在静力时较小,在地震作用下其增幅较大,动力响应显著。地铁结构需要进行抗震计算,反应位移法、动力时程分析法均能适用于地下建筑结构的抗震分析。在水平地震力作用下,地铁车站结构中柱的地震轴力较大,是主要的承压构件,结构顶板的变形和应力比较大,容易发生破坏。因此在设计和施工过程中,应对上述部位予以足够的重视。     

地铁隧道地震动力响应三维数值分析

文章依托广州地铁花都广场站—马鞍山公园站区间隧道工程,建立地铁隧道地震动力响应三维数值分析有限元模型,计算分析水平向地震荷载作用下的地表位移、隧道结构动力响应,并计算分析了不同阻尼、边界条件等计算参数对隧道结构动力响应的影响。     

西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究

研究目的:西安是西北黄土地区第一个修建地铁的城市,地铁车站深基坑的开挖平面尺寸大、基坑暴露时间长、基坑变形控制等级高,西安又处于特殊的黄土地区,基坑壁岩土体主要为黄土及黄土状土,上部具有湿陷性,与国内外已开挖建成的地铁车站的城市的地质差异较大,车站深基坑围护设计可借鉴的经验较少。因此,急需开展地铁车站深基坑变形规律研究,为西安地铁其它车站深基坑围护结构设计与优化提供帮助。研究结论:以西安地铁2号线北大街车站深基坑工程为背景,建立了深基坑围护结构施工过程FLAC模拟计算模型,制定了车站深基坑施工监测方案,分析了围护桩的变形、钢支撑轴力变化和锚索受力变化的规律。结果表明,桩体位移是围护结构变形特性的直接反映,而钢支撑和锚索对深基坑变形有明显的限制作用。计算结果和监测结果基本一致。     

基于梁-复合弹簧模型的装配式车站地震反应研究

基于装配式车站结构现有研究成果,建立适用于装配式地铁车站结构的梁-复合弹簧简化动力分析模型,通过与三维实体模型分析结果对比,验证该模型的有效性,并应用该模型开展装配式地铁车站结构与同型现浇结构的横向地震反应对比分析。结果表明：水平地震作用下,装配式车站结构和同型现浇结构的变形差异不大;其截面内力波动趋势与现浇结构一致,且均在同一时刻达到峰值;其典型截面的弯矩及弯矩波动幅度均小于现浇结构,其注浆式榫槽接头减小了结构截面弯矩及弯矩波动的幅度,减弱了结构在地震作用下的弯矩响应。该研究可为预制装配式地铁车站结构抗震计算提供技术支持,为预制装配技术应用于地下结构建设提供参考。     

佛山地铁魁奇路地下换乘站抗震性能分析

以佛山地铁魁奇路站实际工程为背景,对地下车站进行了结构抗震性能分析。以反应位移法建立了地铁车站二维结构计算模型,求解了地下车站受地震荷载作用下响应结果,并与静力法计算结果进行了对比,以研究地铁车站在地震作用下的内力变化规律。基于Midas GTS NX软件,应用非线性时程分析法,建立了结构和周围土层为一体的整体计算模型,通过模态分析求解了结构体系各阶的自振频率和各阶振型;模拟了地下结构在地震荷载下的动态特性,揭示了地铁车站在地震作用下的位移时程反应及结构整体变形状况。     

水平地震作用下 T 型换乘地铁车站结构变形分析

地下轨道交通系统是城市生命线工程的重要组成部分,其中的换乘地铁车站建设规模大、客流量大、结 构复杂,有关抗震问题值得关注。基于南京某 T 型换乘车站结构,建立地层-结构三维动力时程分析模型,模拟 土-结相互作用系统在水平地震荷载作用下的动力响应,分析不同类型和不同幅值的地震动作用下 T 型换乘车站 结构的位移响应规律。计算结果表明：T 型换乘车站结构的最大水平位移及截面最大顶底位移差均出现在垂直于 地震动输入方向的 3 层线路车站的顶板部位,沿 3 层车站的纵向位移,远离 T 型交叉部位;T 型换乘车站结构水 平位移及顶底水平位移差的最小值均发生在两线车站 T 型交叉部位。     

地铁车站诱导缝设置参数分析

地铁车站由地下连续墙、内衬墙、底板和顶板等结构组成,其中顶板、衬墙混凝土开裂一直是设计施工中的难题。地铁车站结构诱导缝可减少地铁车站结构在施工和运营中因混凝土结构的温度应力等引起其无序开裂。以上海17号线青浦车站为工程背景,采用有限元建模进行数值分析。针对影响结构应力的设与不设诱导缝、诱导缝的间距、内衬墙厚度、顶板和衬墙分开与整体浇筑施工方法等因素进行讨论。结果表明,在设置诱导缝之后,上衬墙和顶板的应力减小。随着诱导缝的间距增大,上衬墙和顶板的应力逐渐减小。随着内衬墙的厚度增加,上衬墙和顶板的应力逐渐减小。上衬墙与顶板分开浇筑时上衬墙和顶板的应力比整体浇筑大。可以为诱导缝在地铁车站裂缝防治中的设置提供了优化措施和建议。     

软土地铁车站结构在三维强地震动作用下的响应分析

以绵竹清平波作为输入地震波,采用ANSYS-FLAC3D相结合的方法对2层2柱3跨软土典型地铁车站结构进行强震响应的三维数值模拟.土体采用D-P本构模型,车站结构采用弹性模型,并选用瑞利阻尼和Hardin/Drnevich模型的滞后阻尼实现土在循环动荷载下的滞回和非线性特性.计算结果表明:下层中柱的相对水平变形主要由水平方向加速度引起,而受竖直方向加速度的影响甚微;下层中柱轴力主要受水平方向和竖直方向加速度共同作用的影响,在发生汶川地震级别的地震时,将可能发生车站下层中柱坍塌的现象;土压力以及侧墙对土体的挤压力均较大;下层中柱柱顶的水平方向加速度响应大于柱底的水平方向加速度响应,而两者的竖直方向加速度反应相差不大.由此可知:发生地震时,下层中柱是地铁车站最为薄弱的构件,并且中柱的破坏系由水平方向加速度和竖直方向加速度共同作用的结果.     

上下近接地下结构在地震作用下的动力响应分析

在地震作用下,探究上下近接、最小竖向净距2 m——地下商场和地铁车站的危险截面和相互影响规律。结合地铁抗震规范相关要求确立该工程的6种计算工况,建立三维模型运用时程分析法进行计算得出:相比两个结构单独存在,上下近接组合形式的结构动力响应均发生了一定量的增幅;结构构件距两结构相邻面越近,动力响应的增幅越大。因此,两个结构相邻面是地震发生时的危险截面。上下近接的地下结构的相互影响规律和危险截面等结论对以后的设计、施工能起到一定的指导作用。     

地铁车站不同减震层的减震机理及性能分析

为研究地下结构设置减震层的力学机理及减震层参数对减震性能的影响,依托西安地铁某新建换乘车站工程背景,借助有限元软件MIDAS GTS NX建立动力响应计算模型,应用振动理论推导地震波作用下"岩土体-减震层-地铁车站"三自由度结构体系振幅表达式,基于正交试验设计方法,分析泡沫混凝土减震层参数对减震性能的影响.结果表明:将...     

城市轨道交通高架车站变形缝设置的探讨

规范规定混凝土现浇式框架结构伸缩缝的最大间距是55 m,城市轨道交通高架车站纵向长度一般均超过了该限值。目前国内有设缝和不设缝2种解决方法,但没有较为详细地研究论证。结合南京宁和城际轨道交通一期工程典型高架岛式车站,研究了设缝与不设缝2种车站结构布置方式,在多遇地震和罕遇地震作用及温度作用下对车站结构的受力影响差异,得出对设计有指导意义的结论,可以为业界提供一个参考。     

高架地铁车站抗震分析

以某轨道交通工程高架地铁车站为背景,建立有限元计算模型,分析地震作用下高架车站墩柱结构的地震反应。结果表明:在多遇地震作用下,该高架车站墩柱强度满足规范要求;在罕遇地震作用下,该高架车站墩柱非线性位移延性比满足规范要求。计算结果已为该高架车站的抗震设计提供依据,分析方法可为同类结构提供参考。     

铁路黄土隧道洞口段地震动力响应研究

我国地震频发,隧道抗震问题一直是研究的重点,但对于黄土隧道的地震动力响应研究实例较少,因此对于黄土坡-隧结构体系的动力问题需要进一步研究。对宝兰客专黄土隧道洞口段在地震作用下的动力响应特征利用Midas-NX数值模拟和1∶80的隧道洞口段坡-隧系统大型振动台试验进行研究,分析在高边坡上不同进洞高程对坡面以及隧道衬砌加速度、位移以及放大系数的影响。试验结果表明:在其他条件相同的情况下,如坡高、坡角、入射地震波、填筑方式、衬砌结构等,进洞高程不同,洞口段破坏形态不同,破坏程度各异。地震动力作用下,隧道衬砌不同位置的峰值加速度与进洞距离密切相关。     

砂土场地地铁车站抗震计算方法

选取典型砂土场地地铁车站,分别采用反应位移法、反应加速度法、有限元动力分析法对其在地震作用下的结构内力进行计算,分析不同抗震计算方法在地铁车站抗震设计中的适用性。结果表明:对于砂土场地地铁车站,3种抗震计算方法所得的结构内力最大值位置基本一致,最大弯矩、最大剪力均出现在侧墙底部与底板端部,最大轴力均出现在中柱底部与侧墙底部;反应加速度法计算结果与有限元动力分析法更为接近,反应位移法计算结果与有限元动力分析法相差较大,宜采用反应加速度法进行砂土场地地铁车站等地下结构的抗震计算。