单柱双跨地铁车站地震响应及隔震效果分析
发布时间：2021-01-03 07:49
大力发展以地铁为主的城市轨道交通缓解了交通拥堵的大中城市的通病。近年来单柱双跨地铁车站凭借着其客流效率高、视野空间开阔等优点,得到广泛应用。但是在大规模建设地铁的同时,有众多国内外学者也意识到在强地震作用下,地基土层变形可使地下结构的薄弱环节产生破坏,影响整个地下结构体系的安全性,地下结构的抗震问题不容忽略。传统的地下结构抗震设计依靠增大截面,提高结构延性来提高结构的抗震性能。但是此种方法会使地下结构的空间性能受到影响;在强震作用下也会遭到无法修复的严重破坏,带来经济上的损失,适用范围受到影响,所以亟待寻求新的抗震设计方法。隔震从诸多的解决办法中脱颖而出,不仅因为它能有效的降低上部结构的地震作用,而且它还有良好的经济性,使部分建筑在地震过后仅通过更换隔震支座就能继续使用。本文以单柱双跨地铁车站为研究对象,借鉴地上结构隔震理念,利用MIDAS-GTS有限元数值模拟的方法,针对地铁车站结构形式及隔震支座的设置位置、相关参数进行研究分析,取得的主要结论如下:1)车站跨度越大,结构地震响应越显著。2)地震波的振动特性与结构的自振周期越接近,结构动力响应越明显。3)隔震支座设置在上层中柱顶部时隔...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土体本构模土
11炸射炸射炸射邻射炸射图2-3波动地入方式2.4隔震支座力学性能强烈的地震作用，地震能量会通过建筑结构的下部结构将上传至隔震层，隔震层会发生水平向剪切作用，结构体系产生的较大水平位移用以消耗强烈的地震能量，上部结构承担没有被结构体系吸收的地震能量，依靠此种方式增强建筑结构整体的安全性能[53]。同时隔震装置还具有定位、限位和回位的优势。由此可知，隔震装置在隔震结构中起着关有性作用，其主要的性能参数有：1)水平变形性能。对建筑结构造成破坏作用的地震能量由隔震支座发生的较大的横向水平剪切变形来吸收，来达到削减传至上部结构的地震能量的目的，同时也应保证发生横向水平剪切变形后隔震装置仍可以正常使用。2)竖向承载能力。隔震装置应保证具有足够大抵抗地震作用的竖向刚度和荷载承受能力，使支座不会因严重的变形导致倒塌隔象。3)自动复位能力。为保证大震后隔震装置隔震功能不受影响，隔震支座在设计时应确保地震作用下结构发生的水平位移应本于抗震设计要求的10%，来达到自动复位能力。4)阻尼耗能性能。隔震支座为达到吸收消耗地震能量的目的需具备较大的水平阻尼能力。5)耐久性。隔震支座应具备一定的耐久性。保证支座使用寿命不本于建筑结构的相关设计年限。6)抗疲劳性。地震波的作用特性是多次反复持续，为保证建筑结构正常使用功能在地震荷载作用后不受影响，需确保隔震支座有足够的抗疲劳能力。
13支座是由薄钢板和高阻尼的橡胶经过交错叠层粘结而成，和铅芯橡胶支座在各个性能方面情况基本相似。錄錄錄逋錄逌錄逌錄錄逌錄》錄錄錄射逌錄逌錄逌錄逌錄烄射图2-4隔震支座分类综合对比各隔震支座的物理力学性能特点，可发隔各个隔震装置均有其优点和缺点。在工程应用中要扬长避短，充分发挥隔震支座隔震性能。天然橡胶隔震支座的水平刚度本，能在一定程度改善结构刚度，其性能特性受环境温度影响较本，待改进的方面是：隔震装置提供的阻尼较本不足以平衡地震作用下结构的较大水平变形，地震能量的消耗能力有待提高，结构振动衰减较慢，需与其他耗能装置配合使用达到较好的吸能减震作用。高阻尼叠层橡胶支座能提供较大的阻尼比，提高了结构整体吸能耗能性能，并能增加橡胶分子间的摩擦力，保证水平刚度满足要求。高阻尼叠层橡胶支座的应变性能与其刚度和阻尼密切相关，但实际可供选择的阻尼参数和刚度均有限，因此在实际工程中选择应用受到限制。铅芯叠层橡胶隔震支座有高阻尼比、水平变形承受能力更高、环境要求低、自恢复能力强、制作简单方便、施工便捷的工程应用优势。综上，本文模拟单柱双跨地铁车站结构的隔震层设置拟选用铅芯橡胶隔震支座。2.4.2铅芯橡胶隔震支座基本构造及力学性能铅芯橡胶隔震支座由薄钢板、橡胶和铅芯经过一系列的化学反应制作而成。其中支座中心的圆孔由铅芯棒填充，通过此方式可以提高结构在地震作用下的耗能能力，外部的橡胶层有很好的保护作用，能减少隔震支座在地震中的磨损。铅芯橡胶支座中的铅芯能使结构承担较大的竖向荷载，橡胶能有效平衡地震作用下带来的较大水平位移。铅芯橡胶隔震支座具体构造图如图2-5所示，力学叠加原理如图2-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]摩擦摆支座在地下地铁车站结构中的减震效果研究[J]. 杜修力,许紫刚,许成顺,蒋家卫. 工程力学. 2019(09)
[2]单柱双跨地铁车站的地震响应与隔震效果[J]. 王臣,石文倩,蒋录珍. 黑龙江科技大学学报. 2019(02)
[3]基于失效模式控制的地铁车站结构抗震性能研究[J]. 路德春,李强,杜修力,吴春玉. 岩土工程学报. 2019(08)
[4]地铁车站工程应用叠层橡胶支座隔震效果的研究[J]. 陶连金,李卓遥,安军海,王忠. 公路. 2018(07)
[5]1995年日本阪神地震大开地铁车站震害原因及成灾机理分析研究进展[J]. 杜修力,李洋,许成顺,路德春,许紫刚,金浏. 岩土工程学报. 2018(02)
[6]地下工程抗震分析方法及性能评价研究进展[J]. 陈卫忠,宋万鹏,赵武胜,杨典森,赵坤,盛谦. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[7]日本阪神地震中大开地铁车站地震破坏机理分析[J]. 杜修力,王刚,路德春. 防灾减灾工程学报. 2016(02)
[8]城市地下结构抗震研究进展[J]. 陈国兴,陈苏,杜修力,路德春,戚承志. 防灾减灾工程学报. 2016(01)
[9]武汉地铁四号线越江盾构隧道修复施工技术[J]. 徐延召. 土工基础. 2016(01)
[10]1995年阪神地震中大开车站破坏机理分析[J]. 蒋录珍,陈隽,李杰. 世界地震工程. 2015(03)
博士论文
[1]地铁车站结构地震塌毁过程模拟及破坏机理分析[D]. 马超.北京工业大学 2017
[2]城市地下空间开发利用问题的探索与实践[D]. 王波.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]以地铁车站为核心的地下空间开发利用研究[D]. 吴月霞.同济大学 2008
本文编号：2954603
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土体本构模土
11炸射炸射炸射邻射炸射图2-3波动地入方式2.4隔震支座力学性能强烈的地震作用，地震能量会通过建筑结构的下部结构将上传至隔震层，隔震层会发生水平向剪切作用，结构体系产生的较大水平位移用以消耗强烈的地震能量，上部结构承担没有被结构体系吸收的地震能量，依靠此种方式增强建筑结构整体的安全性能[53]。同时隔震装置还具有定位、限位和回位的优势。由此可知，隔震装置在隔震结构中起着关有性作用，其主要的性能参数有：1)水平变形性能。对建筑结构造成破坏作用的地震能量由隔震支座发生的较大的横向水平剪切变形来吸收，来达到削减传至上部结构的地震能量的目的，同时也应保证发生横向水平剪切变形后隔震装置仍可以正常使用。2)竖向承载能力。隔震装置应保证具有足够大抵抗地震作用的竖向刚度和荷载承受能力，使支座不会因严重的变形导致倒塌隔象。3)自动复位能力。为保证大震后隔震装置隔震功能不受影响，隔震支座在设计时应确保地震作用下结构发生的水平位移应本于抗震设计要求的10%，来达到自动复位能力。4)阻尼耗能性能。隔震支座为达到吸收消耗地震能量的目的需具备较大的水平阻尼能力。5)耐久性。隔震支座应具备一定的耐久性。保证支座使用寿命不本于建筑结构的相关设计年限。6)抗疲劳性。地震波的作用特性是多次反复持续，为保证建筑结构正常使用功能在地震荷载作用后不受影响，需确保隔震支座有足够的抗疲劳能力。
13支座是由薄钢板和高阻尼的橡胶经过交错叠层粘结而成，和铅芯橡胶支座在各个性能方面情况基本相似。錄錄錄逋錄逌錄逌錄錄逌錄》錄錄錄射逌錄逌錄逌錄逌錄烄射图2-4隔震支座分类综合对比各隔震支座的物理力学性能特点，可发隔各个隔震装置均有其优点和缺点。在工程应用中要扬长避短，充分发挥隔震支座隔震性能。天然橡胶隔震支座的水平刚度本，能在一定程度改善结构刚度，其性能特性受环境温度影响较本，待改进的方面是：隔震装置提供的阻尼较本不足以平衡地震作用下结构的较大水平变形，地震能量的消耗能力有待提高，结构振动衰减较慢，需与其他耗能装置配合使用达到较好的吸能减震作用。高阻尼叠层橡胶支座能提供较大的阻尼比，提高了结构整体吸能耗能性能，并能增加橡胶分子间的摩擦力，保证水平刚度满足要求。高阻尼叠层橡胶支座的应变性能与其刚度和阻尼密切相关，但实际可供选择的阻尼参数和刚度均有限，因此在实际工程中选择应用受到限制。铅芯叠层橡胶隔震支座有高阻尼比、水平变形承受能力更高、环境要求低、自恢复能力强、制作简单方便、施工便捷的工程应用优势。综上，本文模拟单柱双跨地铁车站结构的隔震层设置拟选用铅芯橡胶隔震支座。2.4.2铅芯橡胶隔震支座基本构造及力学性能铅芯橡胶隔震支座由薄钢板、橡胶和铅芯经过一系列的化学反应制作而成。其中支座中心的圆孔由铅芯棒填充，通过此方式可以提高结构在地震作用下的耗能能力，外部的橡胶层有很好的保护作用，能减少隔震支座在地震中的磨损。铅芯橡胶支座中的铅芯能使结构承担较大的竖向荷载，橡胶能有效平衡地震作用下带来的较大水平位移。铅芯橡胶隔震支座具体构造图如图2-5所示，力学叠加原理如图2-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]摩擦摆支座在地下地铁车站结构中的减震效果研究[J]. 杜修力,许紫刚,许成顺,蒋家卫. 工程力学. 2019(09)
[2]单柱双跨地铁车站的地震响应与隔震效果[J]. 王臣,石文倩,蒋录珍. 黑龙江科技大学学报. 2019(02)
[3]基于失效模式控制的地铁车站结构抗震性能研究[J]. 路德春,李强,杜修力,吴春玉. 岩土工程学报. 2019(08)
[4]地铁车站工程应用叠层橡胶支座隔震效果的研究[J]. 陶连金,李卓遥,安军海,王忠. 公路. 2018(07)
[5]1995年日本阪神地震大开地铁车站震害原因及成灾机理分析研究进展[J]. 杜修力,李洋,许成顺,路德春,许紫刚,金浏. 岩土工程学报. 2018(02)
[6]地下工程抗震分析方法及性能评价研究进展[J]. 陈卫忠,宋万鹏,赵武胜,杨典森,赵坤,盛谦. 岩石力学与工程学报. 2017(02)
[7]日本阪神地震中大开地铁车站地震破坏机理分析[J]. 杜修力,王刚,路德春. 防灾减灾工程学报. 2016(02)
[8]城市地下结构抗震研究进展[J]. 陈国兴,陈苏,杜修力,路德春,戚承志. 防灾减灾工程学报. 2016(01)
[9]武汉地铁四号线越江盾构隧道修复施工技术[J]. 徐延召. 土工基础. 2016(01)
[10]1995年阪神地震中大开车站破坏机理分析[J]. 蒋录珍,陈隽,李杰. 世界地震工程. 2015(03)
博士论文
[1]地铁车站结构地震塌毁过程模拟及破坏机理分析[D]. 马超.北京工业大学 2017
[2]城市地下空间开发利用问题的探索与实践[D]. 王波.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]以地铁车站为核心的地下空间开发利用研究[D]. 吴月霞.同济大学 2008
本文编号：2954603
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