地震作用下饱和砂土场地地铁车站体系动力响应研究
发布时间：2021-08-22 08:15
地铁交通的开发与利用能够很好的为城市人群的出行提供便利,还能够缓解地面基础建设的占地压力。我国地域辽阔,地层分布复杂,例如京津塘环渤海区域、长江三角洲区域等有广泛的砂土层分布,这就使得很多在修或已修建的地铁工程不可避免地处于砂土层中,而饱和砂土场地中的地下结构抗震防震设计尤为关键。现有地下结构的抗震规范针对饱和砂土场地中地铁车站的考量相对较少,且不够完善,这样,对处于饱和砂土场地中地铁车站的震动响应进行有效的分析很有必要。本文借助于有限元软件OpenSEES,以日本大开车站为原型,先后建立了二维模型的均质饱和砂土自由场地模型和饱和砂土-地铁车站结构动力体系模型,开展了地震响应特性研究。主要研究内容如下:（1）基于建立的模型,利用Biot动力固结理论,考虑固液完全耦合,对自由饱和砂土场地进行了动力非线性数值分析。首先选取了 4种地震动作用,分析各地震动作用下模型的动力数值响应。然后选定地震动作用,并调幅为5种地震动峰值强度进行地震动计算分析。最后对4种饱和砂土场地模型进行地震动响应分析。针对以上研究内容,在峰值动孔压比、加速度、震后残余位移等方面分别探讨了各工况的地震动响应特性分布规律。...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２日本阪神地震地铁车站的损坏形式??Ｆｉ．?１．２?Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｆｏｒｍ?ｏｔｈｅ?Ｈａｎｓｈｉｎ?ｅａｒｔｈｕａｋｅ?ｓｕｂｗａｔｔｉｏｎ?ｉｎａａｎ??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???’?＾?…?！严?一＇Ｉ?？一?＇＊??：：．ｒｉ??图１．３汶川地震引起砂土液化??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓａｎｄ?ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?Ｗｅｎｃｈｕａｎ?ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ??随着我国地下工程如雨后春笋般的建设，地震发生时容易遭受破坏的地下结构也逐??渐增多，况且地下结构造价昂贵，一旦发生破坏难以进行修复，因此地震灾害对我国广??大城市而言是个潜在的特别大的威胁，因此开展完善的地铁地下结构抗震研宄和设计特??别重要。在我国沿海的京津唐环渤海沿线、长江三角洲地区（江苏省东南部、上海市及??浙江杭嘉湖一带）、珠江三角洲环带等都有大面积的饱和砂层分布，这些城市经济比较??发达、人口密度大因此地下工程建设运营的路线也相对较多。我国近２０年来大中城市还??未遭遇大的地震侵害，汲取历史上世界各国的教训，对地下工程的抗震设防措施我们不??能掉以轻心。??１．?１．２研究意义??迄今为止，我们国家关于地下结构的抗震设计规范己经颁发执行了很多，如《城市??轨道交通结构抗震设计规范（ＧＢ５０９９０９－２０１４）》ｍ、《地铁设计规范（ＧＢ５０１５７－２０１３）》［８］、??《地下铁道设计规范（ＧＢ５０１５７－９２）》［９］、《建筑抗震设计规范（ＧＢ５００１１－２０１０）》＂Ｇ］、《建??筑地基基础设计规范（ＧＢ５００７－２０１１）》１１１１，综合以上规范来看，我国还未出版出一套完??善的只用于地下结构抗震设计的相关规范。并且，近年来我国修建了大量的地铁工程，??周围场地土体分布也是不尽相同，且关于砂土地区地铁地下结构的抗震设计规范仍相对??比较简略，难以适应我
到的地震波能量主要集中在０？１０Ｈｚ，而砂类土体的剪切波速一般大于１００ｍ／Ｓ，??也就是说在垂直地震波输入方向上单元不大于ｌｍ便可满足要求，本章节模型网格??尺寸为１．７ｍＸｌｍ（在竖直方向上为ｌｍ），饱和砂土体采用ｑｕａｄＵＰ四节点单元，材??料为ＰｒｅｓｓｕｒｅＤｅｐｅｎｄＭｕｌｔｉＹｉｅｌｄ多轴屈服材料；在模型底部边界假设为基岩条件不??考虑滑移现象，为消除边界效应的影响在两侧向边界通过“等高度等自由度式”??来实现，表面为排水条件；在中轴线上选取了?４个特征点，数值模型概况如图２．１??所示。??？????？?？?＾??．？?．?．?？?？?？?？?？?■?－?＊?？?？?？?？?－?－?？?？?－?－?？?－？?？？?？?？＊＊？＊？—?－?？？?？？？？?－?？?－?？?－?？?？?－?？？？?＊?．?＊?？?？??＊??图２．１自由场地模型示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｒｅｅ?ｓｉｔｅ?ｍｏｄｅｌ??其中ＰＤＭＹ材料可以较好的模拟饱和砂土的应力－应变关系，并能够反映土体??在动力加载条件下的主要力学特性，例如砂土的剪胀和剪缩特性等；在地震荷载??作用下能够较好的表示动孔隙水压力的增长与消散。ＰＤＭＹ模型屈服面方程：??／?＝?＾?ｓ－＾ｐ＇?＋?ｐ０Ｊａ?：?ｓ－＾ｐ＇?＋?ｐ〇ｙ?－Ｍ：＾ｐ＇?＋?ｐ０Ｊ?（２．２）??其中??Ｍ?＝?６ｓｉｎ＾＞／（３－ｓｉｎ＾）??ｒ??Ｐ〇?＝￣ｃ／ｔａｎ＜ｐ??式中：ｓ为偏应力张量，＾＝（７（，为有效应力张量；５为克朗内克符号）；ａ??为偏应力空间中屈服面在？ｒ偏应
本文编号：3357368
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２日本阪神地震地铁车站的损坏形式??Ｆｉ．?１．２?Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ?ｆｏｒｍ?ｏｔｈｅ?Ｈａｎｓｈｉｎ?ｅａｒｔｈｕａｋｅ?ｓｕｂｗａｔｔｉｏｎ?ｉｎａａｎ??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???’?＾?…?！严?一＇Ｉ?？一?＇＊??：：．ｒｉ??图１．３汶川地震引起砂土液化??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓａｎｄ?ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ?ｃａｕｓｅｄ?ｂｙ?Ｗｅｎｃｈｕａｎ?ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ??随着我国地下工程如雨后春笋般的建设，地震发生时容易遭受破坏的地下结构也逐??渐增多，况且地下结构造价昂贵，一旦发生破坏难以进行修复，因此地震灾害对我国广??大城市而言是个潜在的特别大的威胁，因此开展完善的地铁地下结构抗震研宄和设计特??别重要。在我国沿海的京津唐环渤海沿线、长江三角洲地区（江苏省东南部、上海市及??浙江杭嘉湖一带）、珠江三角洲环带等都有大面积的饱和砂层分布，这些城市经济比较??发达、人口密度大因此地下工程建设运营的路线也相对较多。我国近２０年来大中城市还??未遭遇大的地震侵害，汲取历史上世界各国的教训，对地下工程的抗震设防措施我们不??能掉以轻心。??１．?１．２研究意义??迄今为止，我们国家关于地下结构的抗震设计规范己经颁发执行了很多，如《城市??轨道交通结构抗震设计规范（ＧＢ５０９９０９－２０１４）》ｍ、《地铁设计规范（ＧＢ５０１５７－２０１３）》［８］、??《地下铁道设计规范（ＧＢ５０１５７－９２）》［９］、《建筑抗震设计规范（ＧＢ５００１１－２０１０）》＂Ｇ］、《建??筑地基基础设计规范（ＧＢ５００７－２０１１）》１１１１，综合以上规范来看，我国还未出版出一套完??善的只用于地下结构抗震设计的相关规范。并且，近年来我国修建了大量的地铁工程，??周围场地土体分布也是不尽相同，且关于砂土地区地铁地下结构的抗震设计规范仍相对??比较简略，难以适应我
到的地震波能量主要集中在０？１０Ｈｚ，而砂类土体的剪切波速一般大于１００ｍ／Ｓ，??也就是说在垂直地震波输入方向上单元不大于ｌｍ便可满足要求，本章节模型网格??尺寸为１．７ｍＸｌｍ（在竖直方向上为ｌｍ），饱和砂土体采用ｑｕａｄＵＰ四节点单元，材??料为ＰｒｅｓｓｕｒｅＤｅｐｅｎｄＭｕｌｔｉＹｉｅｌｄ多轴屈服材料；在模型底部边界假设为基岩条件不??考虑滑移现象，为消除边界效应的影响在两侧向边界通过“等高度等自由度式”??来实现，表面为排水条件；在中轴线上选取了?４个特征点，数值模型概况如图２．１??所示。??？????？?？?＾??．？?．?．?？?？?？?？?？?■?－?＊?？?？?？?？?－?－?？?？?－?－?？?－？?？？?？?？＊＊？＊？—?－?？？?？？？？?－?？?－?？?－?？?？?－?？？？?＊?．?＊?？?？??＊??图２．１自由场地模型示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｒｅｅ?ｓｉｔｅ?ｍｏｄｅｌ??其中ＰＤＭＹ材料可以较好的模拟饱和砂土的应力－应变关系，并能够反映土体??在动力加载条件下的主要力学特性，例如砂土的剪胀和剪缩特性等；在地震荷载??作用下能够较好的表示动孔隙水压力的增长与消散。ＰＤＭＹ模型屈服面方程：??／?＝?＾?ｓ－＾ｐ＇?＋?ｐ０Ｊａ?：?ｓ－＾ｐ＇?＋?ｐ〇ｙ?－Ｍ：＾ｐ＇?＋?ｐ０Ｊ?（２．２）??其中??Ｍ?＝?６ｓｉｎ＾＞／（３－ｓｉｎ＾）??ｒ??Ｐ〇?＝￣ｃ／ｔａｎ＜ｐ??式中：ｓ为偏应力张量，＾＝（７（，为有效应力张量；５为克朗内克符号）；ａ??为偏应力空间中屈服面在？ｒ偏应
本文编号：3357368
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3357368.html
