地铁车站单双柱结构区段地震动力时程分析

发布时间：2017-08-10 19:06

  本文关键词：地铁车站单双柱结构区段地震动力时程分析

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【摘要】：近年来,地震灾害在我国一直频发,为了减轻震害以及损失,一个重要的途径就是做好结构的抗震,地下结构的抗震性能虽然被认为优于地上结构,但根据以往的地震灾害数据显示,地下结构的震害具有毁灭性,所以必须重视对地下结构的抗震设计。地铁作为解决城市交通的重要手段,我国已经进入了飞速发展期,但目前为止我国仍缺少独立完善的地铁地下结构抗震设计规范,如何保证地铁在地震作用下的安全性成为了我们迫切需要研究的课题。本文以青岛地铁两河站为研究对象,通过MIDAS有限元软件,在车站变截面处建立了三维有限元模型,对地铁车站变截面处进行了地震动力时程分析,具有重要的理论意义以及工程价值,本文的主要内容包括:(1)介绍了现有抗震分析方法,分析了有限元基本理论,并通过MIDAS软件中实体单元建立车站三维模型,选取粘弹性人工边界以及经典的El-Centro地震波进行了地震数值模拟。(2)对比分析了车站变截面处在水平方向和竖直方向地震波单独作用以及共同作用下,车站整体的位移和应力分布规律,通过分析找出了单双柱结构的对应的薄弱位置。最后得出水平地震波对结构的影响起主要作用,竖直地震波虽然会使得结构的内力位移增大,但增幅有限。(3)研究了不同地下水位工况下,车站变截面处在地震作用下,顶板、柱体、侧墙的最大剪应力和位移在沿车站长度方向其随水位的变化规律。得出在高水位情况下,顶板所受最大剪应力呈漏斗状分布,中心部位由于结构截面变化产生了较大的应力集中,并且在单柱结构区域顶板相对位移较大,随着结构延伸,到双柱截面时,位移有明显减小。(4)对比分析了车站在不同单一围岩条件下的地震反应特性。车站整体在单一坚硬围岩工况下整体位移和最大剪应力较小,并且得出车站整体的最大剪应力分布规律区别于非单一地层。
【关键词】：车站变截面处 时程分析 地震响应 有限元
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U231.4;TU93
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-14
• 1.3 地下结构震害14-16
• 1.4 地下结构地震反应16-18
• 1.4.1 地下结构抗震反应特点16-18
• 1.4.2 地下结构破坏原因18
• 1.5 地下结构抗震研究方法18-23
• 1.5.1 原型试验18-19
• 1.5.2 模型试验19
• 1.5.3 理论分析19-23
• 1.6 本文研究意义23-24
• 1.7 本文研究内容24-25
• 1.8 本文技术路线25-26
• 2 动力有限元基本理论26-45
• 2.1 基本本构模型26-31
• 2.1.1 土体动力模型26-29
• 2.1.2 接触面本构模型29-31
• 2.2 动力有限元的基本理论31-38
• 2.2.1 动力平衡方程的建立31-36
• 2.2.2 动力方程求解36-38
• 2.3 人工边界38-43
• 2.3.1 粘性动力人工边界38-40
• 2.3.2 粘弹性动力人工边界40-43
• 2.4 地震波的调整与选取43-44
• 2.5 MIDAS地震动力分析流程44-45
• 3 地铁结构变截面处地震动力时程分析45-66
• 3.1 工程概况45
• 3.2 计算模型及假定45-49
• 3.3 变截面地铁车站结构在单一地震波输入下响应分析49-61
• 3.3.1 应力分析50-58
• 3.3.2 相对位移分析58-61
• 3.4 变截面地铁车站结构在双向地震波同时输入下响应分析61-65
• 3.4.1 应力分析61-64
• 3.4.2 相对位移分析64-65
• 3.5 小结65-66
• 4 不同工况下车站地震动力时程分析66-81
• 4.1 地下水位变化对变截面车站结构的影响66-72
• 4.1.1 最大剪应力分析67-70
• 4.1.2 相对水平位移影响70-72
• 4.2 围岩类别对地铁车站结构地震响应的影响72-79
• 4.2.1 最大剪应力分析73-77
• 4.2.2 相对水平位移分析77-79
• 4.3 小结79-81
• 5 结论与展望81-83
• 5.1 结论81-82
• 5.2 展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-89

【参考文献】

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本文编号：652159