大跨预应力地铁车站结构实验数值模拟研究

发布时间：2020-05-28 19:53

【摘要】：本研究将对一种新型的大跨度预应力地铁车站进行静力与动力时程分析。本课题名称:2015BAK14B02。地铁车站在地铁的线路中起到了交通枢纽的作用,可以有效帮助客流进行地上与地下间的转换,并且具有快捷输送客流的功能。我们平时所看到的地铁车站,多为双层三跨的柱岛式结构。这种传统的地铁车站站台层的柱距多在5~10m之间。柱子的存在是传统小跨度地铁车站得以实现的根本。但是柱子本身占用了很大空间,他们造成了空间的浪费及站内的拥堵现象,同时舒适度与适用性,也大大降低。为解决传统地铁车站,因跨度较小带来的种种问题,如何有效开发使用无柱大跨度地铁车站,已引起了学术界的高度重视。目前,国外已有许多建成的大跨度无柱地铁车站的成功案例。国内也纷纷对大跨度地铁车站开始规划与实践。国内跨度最大的地铁车站最大净跨达15.8m。在关于无柱大跨度地铁车站的研究以及工程实践基础上,本文将首次使用新颖的高性能弹塑性动力时程分析软件对施加预应力的大跨度地铁车站结构,进行静力和动力时程分析。同时,本研究将结合中国建筑科学研究院有限公司地基所实验室的预应力大跨地铁车站结构模型试验所得数据,作者积极参与,来进行进一步的验证和对比分析。该模型试验共分为一和二两组。两组模型试验的相似比均为1:8。模型一的顶梁设有竖向腋,模型二的顶梁呈椭圆形状。本文主要包含以下工作:1)在阅读大量文献的基础上,回顾了大跨度地铁车站的历史与现状,地铁结构的静力分析方法,抗震分析方法以及预应力在大跨地铁结构中的使用现状。首次将现场模型试验结果与静载以及动载的数值模拟结果相结合,对比分析。2)利用有限元软件PKPM-SAUSAGE建立大跨度地铁车站结构的三维模型,对地铁车站结构模型一与地铁车站结构模型二进行静力荷载下的变形以及强度分析与对比。发现,模型二的性能优于模型一的性能。3)介绍预应力的研究现状以及环状预应力的特殊施加方法。对模型一与模型二进行有无预应力的对比分析。并根据实验数据,将PKPM-SAUSAGE的计算结果与ANSYS的计算结果以及实验结果进行对比分析。分析表明:施加了预应力之后,沉降曲线都趋于平缓,结构承载能力提高。底梁挠曲值的计算结果与试验结果基本一致。4)模型施加地震荷载之前进行动三轴试验进行动力学特性进行研究,测得模型土的动模量和阻尼比,加深对动应力与动应变之间关系的认识与理解。分析结果显示:该粉质地基粘性土在循环动荷载的作用下,阻尼比呈增大的趋势。动弹性模量呈递减的趋势。5)通过动力时程分析法,研究预应力大跨地铁车站的地震响应、损伤演化过程。发现:模型二的抗震性能优于模型一的抗震性能。底梁中部以及底梁与墙的连接部位以及中板与墙的连接部位为结构的抗震薄弱部位。
【图文】：

4模型养护照片
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU93;U231.4

【参考文献】

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本文编号：2685747