基于《城市轨道交通结构抗震设计规范》的地铁地下结构抗震设计问题探讨

GB 50009—2014《城市轨道交通结构抗震设计规范》的颁布为我国城市轨道交通结构的抗震设计提供了技术标准。如何理解和运用该规范是做好地下结构抗震设计的基础。针对该规范,通过与地上民用建筑抗震设计相关参数的对比分析,重点对地铁地下结构的抗震设防目标及水准、地震动参数及抗震措施等方面进行了探讨。结果表明:对于一般的地铁地下结构可遵循"两水准、两阶段"的设计思路;结构抗震设计地震动参数的选取应与其设计基准期一致;结构抗震等级应通过结构形式、结构高度、地震烈度等综合考虑确定,并根据不同抗震等级来进行结构抗震措施的调整;应明确地震作用效应调整方法,尤其针对地下区间矿山法马蹄形和盾构圆形隧道,应给出更为具体的抗震构造措施,以完善地铁地下结构抗震措施的可操作性。     

北京地铁车站结构抗震分析

针对我国城市轨道交通快速发展而地铁车站结构地震反应分析相对滞后的现状,以北京地铁14号线为背景,选取4种具有代表意义的车站结构断面形式,考虑结构使用过程中可能出现的各种荷载,采用地震系数法和反应位移法2种抗震计算方法进行专项抗震计算研究,得出在水平地震力作用下矩形和拱形框架结构断面车站的最不利受力位置,应有针对性通过增大构件截面尺寸、提高配筋率等措施加强薄弱部位的抗震设计,切实提高地铁车站结构的整体抗震性能。     

地基柔性效应对铁路连续梁桥弹塑性地震反应的影响

以某高速铁路大跨连续梁桥固定墩纵桥向的弹塑性地震反应为研究对象,建立考虑地基柔性约束效应的单墩动力计算模型,分析地基柔性效应对桥墩动力特性及弹塑性地震反应的影响规律。结果表明:地基比例系数m值的改变对桥墩的1阶自振频率影响较明显;随着地基比例系数m值的降低,墩顶位移及基底位移逐渐增加;地基越软,桥墩的弹塑性地震反应有增大的趋势。为了更加合理的描述桥墩的塑性状态,建议对软土场地桩基础钢筋混凝土桥墩进行延性抗震设计时,优选墩底曲率延性指标进行评价。     

站桥合一地铁高架车站抗震性能分析

以北京某地铁高架车站为背景,建立了有斜撑与无斜撑站桥合一高架车站的有限元计算模型,分析了高架车站上、下层墩柱在地震作用下的位移响应。结果表明,地震作用下,有斜撑站桥合一高架车站与无斜撑站桥合一高架车站相比,墩柱顶部的竖向位移相差较小,斜撑对站桥合一高架车站竖向抗震作用并不明显;与无斜撑站桥合一高架车站相比,有斜撑站桥合一高架车站上层墩柱的横纵向水平位移响应有大幅降低,车站结构在水平方向上的抗震性能提高较大;有斜撑站桥合一高架车站的结构整体性更好,抗震性能更强,结构形式更合理。     

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。     

基于摩擦摆支座的轨道交通高架桥减隔震性能及设计方法研究

基于摩擦摆减隔震支座的轨道交通高架桥在地震时位移较大,相邻跨由于相位差的存在有相互碰撞的风险, 需探究在取得高隔震率的同时如何降低梁端相对位移,避免相邻跨结构产生碰撞。以北京市轨道交通平谷线高架桥 为背景,探讨在不同的地震峰值加速度区域减隔震设计的隔震效果,以及相对于延性抗震设计的经济优势;推导结 构体系周期的计算公式,提出梁端伸缩缝宽度的设计方法。分析表明,在 0.2g、0.3g 峰值加速度区域,墩柱隔震率 几乎持平,高峰值加速度区域减隔震设计具备良好的经济性;相邻跨体系隔震周期越接近,梁端相对位移越小。     

铁路连续梁桥横向减隔震支座参数研究

以某3跨铁路连续梁桥为例,运用有限元分析程序SAP2000,建立采用E型钢阻尼支座减隔震的全桥计算分析模型,进行3条人工地震波激励下的时程响应分析。将E型钢阻尼支座屈服力和屈服位移作为控制参数,在硬化比不变的情况下研究中墩和边墩的支座屈服力比和屈服位移对全桥横向减隔震效果的影响规律。分析结果表明:中墩和边墩E型钢阻尼支座的屈服力比对横向减隔震效果有较大的影响,屈服力比的取值与各桥墩支座反力接近时,各墩可得到比较接近的横向隔震率;支座的屈服位移对支座的剪切变形量有较大影响,可以在满足隔震率要求的前提下,通过控制支座的屈服位移控制梁体的横向位移。     

塔梁间纵向弹性约束对铁路斜拉桥动力特性及地震反应的影响

以某铁路斜拉桥为工程背景,研究了塔、梁间纵向弹性约束刚度取值对斜拉桥动力特性及主塔地震反应的影响.研究结果表明:纵向弹性约束对斜拉桥体系纵漂及主梁反对称竖弯振型影响较大.与漂浮体系相比,在弹性约束刚度的合理取值条件下,弹性约束使塔顶位移及塔身控制截面的弯矩有较大幅度的降低,但使部分塔身控制截面的剪力增大.     

多振型效应对铁路高柔桥墩弹塑性地震响应的影响

对FEMA356和ATC-40中考虑多自度效应的非线性静力分析法进行改进。并在FEMA440考虑土-结构相互作用能力谱法基础上,以我国西南某铁路特大桥桥墩为研究对象,选取与我国《铁路工程抗震规范》Ⅱ类场地相符合的80条强震记录,利用FEMA440性能点轨迹法求解高柔桥墩结构延性及性能点;并与80条强震记录非线性时程分析计算结果平均值进行比较。验证本文改进的非线性静力分析法反映高柔桥墩多自度效应的合理性,及考虑土-结构相互作用能力谱法在铁路桥梁工程中应用的可行性。     

地震波交错网格高阶差分数值模拟研究

研究目的:地震波数值模拟技术是勘探地球物理学中的重要组成部分,研究通过弹性波一阶速度-应力方程,采用交错网格高阶有限差分法实现了地震波在各向同性介质中的高精度的数值模拟,并采用完全匹配层(PML)吸收边界来消除边界反射,可取得较好的效果。研究结论:通过模型的正演计算和复杂模型的处理结果表明,交错网格高阶有限差分法数值模拟是一种快速有效的地震波数值模拟方法。可用于为地震勘探选择采集参数,优化观测系统提供依据,以提高采集数据的质量,有效地解决铁路勘察过程中的地质问题。