考虑地震动与土层参数随机性的地铁车站抗震性能分析

发布时间：2021-03-02 01:57

　　现阶段,地铁车站抗震性能分析研究不断发展,日趋成熟。进一步考虑非平稳地震动和土层参数随机性的影响,依据随机响应分析结果评价车站结构抗震可靠性成为新的研究问题之一。基于此,本文考虑地震动与结构周围土层参数的随机性对地铁车站结构在地震作用下的随机响应进行了计算并对其抗震性能进行了分析。首先,利用ABAQUS有限元软件,以两层双柱三跨岛式地铁车站为研究对象,建立土体-地铁车站结构整体有限元模型,进行了结构动力特征分析。以一条典型人工地震动作为土层底部地震输入,计算了结构应力和变形响应。之后,依据地震动演变功率谱模型应用谱表现方法随机模拟生成强度与波形各不相同的200条地震动时程样本,同时假定土层剪切波速服从正态分布模拟了200组土层参数组合样本。依据地震动与土层参数模拟结果,进行了土体-地铁车站结构有限元模型的地震响应分析,采用概率密度演化方法对其结构层间变形位移和墙底、柱底应力进行统计,获得了响应概率密度演化图。最后,依据随机响应模拟结果,并假定响应极值符合对数正态分布,获得了地铁车站层间位移和墙底、柱底应力的极值分布,并依据响应限值对车站结构抗震安全性进行了评价。本文研究成果可以为城市地... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

地铁车站截面尺寸图

化为二维问题研究，车站结构的中柱被等效为 0.7m 厚的纵墙，按照等效前后刚度和质量均不变原则，折减其密度和弹性模量，即将其密度折减为 213.33kg/m3，弹性模量折减为 3066.67MPa。本文采用 ABAQUS 有限元软件建立了土体-地铁车站结构相互作用整体有限元模型，其整体计算模型如图 2-2 所示。车站埋深为 3m，距离车站模型左右两侧边界各向外取 70m 土体，距离模型地表中心向下取 60m，假设该处为基岩，将以上范围内的土体作为有限域，根据楼梦麟等[40]、陈跃庆等[41]的研究，当土体-地铁车站结构整体有限元模型的宽度大于地铁车站结构宽度的 5 倍时，土体两侧的边界条件对结构动力反应的影响基本消失。在有限域两侧和底部各向外建立一层厚 60m 的土体作为无限域。结构和土体的网格模型采用四结点双线性平面应变四边形单元(CPE4R)进行离散。车站结构的细部网格如图 2-3 所示。土与地铁车站结构之间的接触面采用接触对方法来模拟。法向接触采用“硬接触”形式；切向接触服从 Coulomb 摩擦定律，车站结构外表面与土之间的摩擦系数 0.40。

图 2-3 地铁车站结构的网络图（2）计算材料参数。地铁车站主体结构采用 C50 混凝土，阻尼比取 2%，车体采用何伟[11]所描述的混凝土动力损伤塑性模型。根据《混凝土结构设计规范B50010-2010》[42]中附录 C.2.2 混凝土本构关系中所规定的混凝土单轴受拉的应变曲线方程确定如下参数：(1 )t t d E (251.71 (1.2 0.2 )1( 1)ttttxdx x 11 xx(2tx (2*ttt tfE (2


本文编号：3058389