地下结构抗震设计的等效地震荷载动力有限元方法

等效地震荷载是地下结构简化抗震设计方法的核心,直接决定简化方法的计算精度。目前,大多数简化抗震设计方法均围绕地震过程中土层的加速度响应或位移响应建立等效地震荷载。传统的土层地震反应采用等效线性化程序进行一维分析,难以反映土层真实的运动过程。基于大型通用有限元软件ABAQUS进行二维自由场地震反应分析,讨论了计算等效地震荷载的动力有限元方法,介绍了其建模过程及关键参数,并与等效线性化程序Edu Shake软件的计算结果进行对比。研究表明,动力有限元法的计算效果良好,可以运用于简化抗震设计时的等效地震荷载计算。     

基于反应位移法的地铁车站抗震分析

随着地下结构建设规模的不断扩大,地铁车站的抗震问题已逐步成为地铁建设中新的焦点,而与工程设计相应的地震响应计算方法仍不够成熟。运用反应位移法对典型地铁车站结构进行地震响应计算分析,并评价其抗震性能,最后得出基于反应位移法计算的地下车站与地震中车站破坏形式比较相符,运用反应位移法计算抗震可以满足设计要求。     

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。     

反应位移法在地铁抗震计算中的应用

目前地震反应计算方法主要有拟静力法、反应位移法、反应加速度法、时程分析法等。结合北京地铁16号线红莲南路站初步设计方案,对反应位移法在地铁抗震计算中的应用做初步阐述。     

能量开放场地中地层相对位移模型研究

地层相对变形的取值是否合理直接影响反应位移方法在地下结构抗震设计计算中应用的准确性。对于能量开放场地,将场地模型等效为一维土柱模型,在模型底部设置黏性边界以考虑能量的向下传递,通过人工合成地震动方法,针对不同场地类型及抗震设防烈度,研究能量开放场地中地层相对位移的分布规律。同时,根据模拟结果对其进行参数拟合,获得了单位深度变化上的峰值剪应变。对于能量开放的场地条件,当应用反应位移方法计算结构的地震响应时,结构顶与底相对位移差可通过单位深度变化上的峰值剪应变乘以结构高度即可获得。     

城际铁路连续梁桥抗震计算方法对比分析

研究目的:城际铁路桥梁在多遇和罕遇地震作用下的设计检算方法选择,对于桥梁结构的安全性具有重要作用。为深入研究城际铁路连续梁桥的不同抗震计算方法的特点,并确定在不同计算阶段的方法采用,本文以大连市金州新区至普湾新区的一座城际铁路预应力混凝土连续梁为例,首先介绍铁路规范简化算法、反应谱法和弹性、弹塑性时程分析法的计算流程,然后运用三种方法分别对该连续梁桥进行多遇地震和罕遇地震作用下响应分析,并进一步采用简化算法和弹塑性时程分析法计算罕遇地震下的延性系数,对比三种方法的墩顶位移、墩底弯矩和墩底剪力的计算结果。研究结论:(1)对于连续梁桥,多遇纵向地震计算采用三种方法差异不大;(2)多遇横向地震计算应采用反应谱法或时程分析法,采用简化算法偏危险;(3)罕遇地震作用计算应采用弹塑性时程分析法,更为经济合理;(4)罕见地震作用计算采用简化算法或反应谱法结果失真,会严重放大墩底弯矩,增加配筋量;(5)本研究成果在铁路连续梁桥的抗震设计领域具有一定的指导和借鉴意义。     

反应位移法和地震系数法在地铁隧道抗震中的对比分析

为更好地模拟计算地震对地铁隧道内力与变形的影响,本文结合具体算例,采用反应位移法和地震系数法分别计算了地铁隧道截面的组合内力与变形。通过对比分析2种方法的计算结果,发现反应位移法计算的内力与变形小于地震系数法计算的结果。二者在计算过程中考虑的因素不同,反应位移法主要考虑土层相对位移、结构惯性力和结构周围剪切力作用,地震系数法则是将随时间变化的地震力用等效的静地震荷载代替,然后用静力计算模型分析地震荷载作用下的结构内力与变形。     

长沙地铁车站在反应位移法下的抗震计算实例分析

介绍了地下结构在地震作用下的震害特点,明确了地下结构两种震害原因:围岩失稳和地震惯性力;分析地震系数法、反应位移法、反应加速度法、动力时程分析法各自的工程适用性,并通过对长沙地铁车站路站的抗震实例计算,得出了在长沙抗震工况不是控制工况的结论。     

地铁盾构隧道与矿山法隧道接口段抗震计算研究

为确保地裂缝条件下地铁盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口抗震设计满足要求,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,针对西安地铁5号线某区间盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口部位进行横向地震作用时程分析,并与横向地震作用的反应位移法结果进行对比,结合现有理论及规范,分析地铁隧道接口处的抗震性能及合理的计算方法,发现对于结构断面形式突变的地下结构,宜采用反应位移法进行强度及变形计算,同时采用时程分析法进行校核,明确了不同断面接口两侧隧道横向剪切刚度的差异是导致位移与变形差异的主要原因,同时提出减震层、管片柔性结构与弹性垫圈、变形缝以及加强钢筋与后浇环梁等抗震措施,在高烈度地区还可考虑将矿山法隧道设计为圆形或类圆形断面以提高整体抗震能力,研究结论可为类似工程提供参考。     

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。     

天津地铁10号线典型车站结构抗震分析

研究目的:本文以水平地震作用对天津地区地下车站结构的影响、结构抗震分析的科学方法以及如何采取构造措施为研究目的,通过以天津地铁10号线梅林路站为例,针对天津地区明挖地铁车站常见车站形式,考虑结构使用过程中可能出现的各种荷载组合,采用反应位移法和时程分析法进行专项抗震设计研究。研究结论:分析结果表明:(1)天津软土地区地震作用明显,软土较厚区域地震作用远大于基岩面较浅区域;(2)天津地铁地下车站结构在地震作用下,可以认为结构处于弹性工作阶段;(3)分析得出在水平地震力作用下标准两层车站和局部三层换乘车站结构形式变化处为最不利受力位置,抗震工况可能在此处起控制作用,从而采用针对性措施,如加强薄弱的构件强度和提高构件节点的构造措施,切实提高地铁车站结构的整体抗震性能;(4)本研究成果可应用于天津地区地下车站结构的抗震设计。     

基于正交设计的岩体力学参数灵敏性分析

针对岩土工程弹塑性位移反分析参数多、难度大的问题,就如何有效、合理地确定岩体的力学参数,进行工程设计和反演分析至关重要。灵敏系数在理论上虽然可用于判断位移对参数的灵敏性,但在实际工程中,结构状态函数很难用显式表示。故针对这一问题,结合地下洞室开挖的实际工况,采用FLAC”软件分析拱形洞室开挖过程中产生的拱顶竖向位移和拱角水平位移,应用正交表和方差分析的方法,分别进行模拟试验方案的确定和计算结果分析,实现位移对岩体力学参数灵敏性的分析研究,从而确定了关键反演参数。     

地震荷载下土体应力分析与挡土墙土压力计算分析

地震荷载作用下,按现有规范采用拟静力法设计的挡土墙仍发生了各种破坏。为探索地震荷载下土中应力分布对于岩土抗震工程的作用,合理地进行挡土墙抗震设计,采用拟静力法对地震荷载进行描述,根据弹性力学理论并假设问题满足平面应变的条件下,推导地震荷载下土体主应力的大小和方向的计算公式。通过对该点Mohr应力圆的分析,给出挡土墙动土压力大小与土体裂缝深度计算方法。研究结论:(1)地震主动和被动土压力系数均随着内摩擦角的增大而增大;(2)黏聚力对地震主动土压力系数的大小无影响,对地震被动土压力系数的影响较小;(3)土体裂缝深度随内摩擦角和黏聚力的增加而增大。     

高阶模态对铁路减隔震桥梁地震响应的影响

研究目的:针对减隔震桥梁的抗震分析,各国规范都提出了单模态的反应谱分析方法,然而在一些条件下高阶模态的参与程度增加将导致单模态的分析方法产生严重的偏差。为分析高阶模态对减隔震桥梁地震响应及简化抗震分析方法的影响,本文以高速铁路典型简支梁桥为例,采用模态时程分析方法探讨基阶模态对减隔震桥梁墩顶位移、墩底剪力等各项不同地震响应参数的贡献程度,并采用直接积分的非线性时程分析方法研究罕遇地震作用下墩顶位移峰值时刻、墩底剪力峰值时刻等多个关键时刻桥墩-减隔震装置-主梁体系的变形特点,最后采用一种单模态反应谱分析方法说明高阶模态对该类方法计算精度的影响。研究结论:(1)在墩高较高或减隔震装置设计位移较大的情况下,高阶模态将极大影响减隔震桥梁的地震响应;(2)基阶模态对于减震榫变形和主梁位移的贡献较大,而对墩顶位移和墩底弯矩的贡献较小,对墩底剪力的贡献程度最低;(3)高阶模态的影响会降低单模态反应谱分析方法的计算精度,尤其是墩底剪力;(4)本研究成果可应用于高铁桥梁的减隔震设计。     

中日规范地下结构反应位移法的位移与剪力研究

在我国《城市轨道交通结构抗震设计规范》对地下结构反应位移法的设计指导偏少的情况下,研究分析其与日本《水道施設耐震工法指针·解说》反应位移法地层位移函数和地层剪力计算公式的差异,并通过某工程地铁车站的算例比较得到,车站埋置于中软土层的地层位移和地层剪力计算,"日本规范"偏于安全,而中硬土层的计算则"中国规范"偏于安全。建议地下结构抗震设计中,当车站埋置土层剪切波速大于300 m/s时,不宜再留设过多安全储备,并可结合安评参数考虑一定的地震作用折减。     

明挖地铁车站抗震设计内力分析方法比较

目前对地下结构的地震反应和抗震设计越来越受到重视。地铁车站在地震作用下的安全性至关重要。首先采用地铁车站常用的抗震设计方法——地震系数法和反应位移法对一个地铁车站实例进行了抗震计算,然后采用ANSYS软件对该车站进行了时程分析。比较了3种计算方法得到的内力结果,并分析了其在配筋中起到的作用。     

基于自平衡静载试验的单桩承载性能分析

建立自平衡试桩与传统静载荷试验的分析模型,采用有限元法模拟桩土受力体系。根据实测轴向力分布曲线和荷载-位移曲线反演拟合出双曲线力学模型参数。将反演得到的模型参数应用于同等条件下桩顶加载试桩的分析模型中,确定出等效荷载-位移曲线,并与简化转换法和精确转换法确定的荷载-位移曲线进行可靠性和适用性评价。结果表明,根据有限元法得到的荷载-位移曲线与按相关规范、简化法、精确法确定的极限承载力都很接近,三种数据转换方法均合理。     

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。     

山区非等高三塔斜拉桥纵向抗震约束体系研究

为确定山区非等高三塔斜拉桥合理的纵向抗震约束体系,以平塘特大桥为研究背景,采用非线性时程分析法进行研究。基于结构纵向地震反应,通过对比不同约束体系在地震作用下的响应,选取较为合理的纵向约束体系;通过在两边塔处设置液体黏滞阻尼器来减小结构的地震响应,并进行液体黏滞阻尼器参数敏感性分析,选取较为合理的阻尼器参数;在此基础上,通过对存在塔高差异的两边塔采用不同参数的液体黏滞阻尼器,进一步优化结构受力和位移。研究结果表明:在两边塔处设置液体黏滞阻尼器可以显著减小纵向地震作用下结构的内力和位移;通过两边塔采用不同参数的液体黏滞阻尼器,可以使三主塔所受内力均较小,且边塔可以更好地分担中塔受力。     

反应位移法在明挖地铁车站抗震计算中的应用

为研究不同计算模型的精确度及实用性,针对不同的反应位移法模型,以某明挖地铁车站为例,在不同地震作用下进行ANSYS建模计算,并与时程分析法计算结果进行对比分析,总结不同模型对结构内力的影响。发现反应位移法比经典反应位移法计算复杂,结果偏差较大;强制反应位移法计算量最小,但在地震作用较大时精度较低;整体反应位移法精度高、计算量小,用于明挖地铁车站的抗震设计可以提高工作效率和计算精度。