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基于振动台模型试验的地铁车站结构地震反应研究

发布时间:2018-07-08 15:31

  本文选题:地铁车站 + 粉质粘土 ; 参考:《福州大学》2014年硕士论文


【摘要】:近年来,我国大中城市地铁建设方兴未艾;然而,在地铁等地下结构抗震研究方面却相对滞后,至今我国还没有完善的地下结构抗震分析方法和独立的地下结构抗震设计规范。地铁工程一旦遭受地震破坏,将会造成严重的直接经济损失和次生灾害,且修复困难,因此,开展地铁地下结构系统的抗震研究十分必要。已有研究表明,长度超过百米的地下结构受到地震动空间变异性的影响较大。为深入了解粉质粘土地基条件下地铁车站在非一致地震动激励下的动力反应规律,本文在总结已有研究的基础上,设计并完成了粉质粘土地基条件下非一致地震动激励下地铁车站模型的振动台试验,并建立了试验的数值模型进行相互验证。论文的主要研究工作内容和结论如下:(1)以福州市轨道交通1号线则徐广场站为工程背景,根据动力相似理论,设计了非一致地震动激励下地铁车站结构模型的振动台试验方案。根据实验条件,选定模型尺寸相似比为1/30。采用微粒混凝土与镀锌铁丝材料制作试验模型,并对模型材料配合比以及钢筋配筋设计等进行了分析研究;为模拟粉质粘土地基,设计制作了刚性土箱,并在钢箱内填土;钢箱内衬一定厚度的聚苯乙烯泡沫塑料板,以减小波动反射效应。(2)开展了纵向非一致地震动激励下地铁车站结构模型的振动台试验。根据地基条件,选用了El-Centro波、Kobe波和Chi-Chi波三条自然波作为地震输入波;根据振动台实际承载能力调整地震波峰值,拟定不同工况。利用福州大学ServoTEST振动台阵系统,考虑行波效应,在两个振动台上输入不同的地震波,从而实现非一致地震动激励。(3)通过对实测加速度、土压力以及构件应力等试验结果的分析,得出地铁车站结构在地震波先后到达不同横截面的动力反应差异、同一横截面各构件的动力反应差异以及地铁车站结构与土体的动力反应差异,从而得到纵向非一致地震动激励下地铁车站结构的动力反应规律。(4)利用ABAQUS软件,建立地铁车站结构模型的空间有限元模型,开展了纵向非一致地震动激励下、考虑结构-土相互作用的动力反应分析,并与试验结果相互验证。结果表明,振动台试验与有限元数值模拟分析得到的规律一致,然而两者在数值上存在一定偏差。
[Abstract]:In recent years, the construction of subway in large and middle cities in China is in the ascendant. However, the seismic research of underground structures, such as subway, is relatively lagging. So far, there is no perfect seismic analysis method for underground structures and independent seismic design specifications for underground structures. Once the subway project is damaged by the earthquake, it will cause serious direct economic loss. It is very necessary to carry out the aseismic study of subway underground structure system. It has been shown that the underground structure with a length of more than 100 meters is affected by the spatial variability of ground motion. On the basis of summarizing the existing research, this paper designs and completes the shaking table test of the subway station model under the condition of non consistent ground motion under the condition of the silty clay foundation, and establishes the numerical model of the test to verify each other. The main research work and conclusion of this paper are as follows: (1) Xu Guang of Fuzhou Rail Transit Line 1 According to the dynamic similarity theory, a shaking table test scheme was designed for the subway station structure model under the non uniform vibration excitation. According to the experimental conditions, the experimental model was made for the size similarity ratio of the model to 1/30. and the galvanized wire material, and the mix ratio of the model materials and the reinforcement design of the steel bar were designed. In order to simulate the silty clay foundation, the rigid soil box was designed and made in the steel box, and the steel box was lined with a certain thickness of polystyrene foam board to reduce the wave reflection effect. (2) the shaking table test of the structure model of the subway station under the longitudinal non uniform vibration excitation was carried out. Three natural waves of El-Centro wave, Kobe wave and Chi-Chi wave are selected as input waves. According to the actual carrying capacity of the shaking table, the peak value of seismic waves is adjusted and different conditions are drawn up. Using the ServoTEST vibration array system of Fuzhou University and considering the traveling wave effect, different seismic waves are input on the two shaking table, thus the non uniform seismic excitation is realized. (3) through the analysis of experimental results of measured acceleration, soil pressure and component stress, the difference in the dynamic response of the subway station structure to the different cross sections of the seismic waves, the difference of the dynamic response of the components of the same cross section and the difference of the dynamic response of the subway station structure and the soil body are obtained, thus the longitudinal non consistency is obtained. The dynamic response law of subway station structure under vibration excitation. (4) using the ABAQUS software to establish the spatial finite element model of the subway station structure model, carry out the dynamic response analysis of the structure soil interaction under the longitudinal non uniform vibration excitation, and verify each other with the test results. The results show that the shaking table test and the finite element number are proved. The values obtained from simulation analysis are consistent, but there is a certain deviation between the two values.
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU311.3

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本文编号:2107884

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