地下结构实用抗震分析方法及性能指标研究

发布时间：2019-08-12 09:25

【摘要】：本文采用理论分析和数值模拟方法，对地下结构实用抗震分析方法及其性能指标进行了系统研究。首先对地下结构横断面抗震分析中常见的实用方法进行了综合比较；针对得到广泛应用的反应位移法开展了深入研究，并提出了两种改进的整体式反应位移法；然后分析总结了地下结构破坏模式，提出了适用于矩形地下结构的量化性能指标；最后建立了非一致地震作用下隧道纵向动力反应分析模型，并提出了隧道纵向抗震分析的实用方法。本文的主要研究工作和成果如下： （1）对地下结构横断面实用抗震分析方法进行了系统的对比研究。全面梳理了目前地下结构抗震分析中常见的实用分析方法：地震系数法、自由场变形法、土－结构相互作用系数法、反应位移法、反应加速度法和Pushover分析方法。根据方法基本原理分析了各实用方法的主要误差来源，并结合实际工程的数值模拟对各实用方法进行了综合比较，结果可为工程实践中实用方法的选择提供参考。 （2）提出了两种地下结构横断面抗震分析的整体式反应位移法。采用土－结构动力相互作用问题中的子结构法和整体有限元方法，论证了经典反应位移法理论基础的严密性。针对经典反应位移法在计算精度、计算成本以及适用范围等方面存在的问题对方法进行改进。通过改变计算模型和地震作用求解方法，提出了两种整体式反应位移法，，并验证了改进方法的有效性。结果表明，与经典反应位移法相比，整体式反应位移法计算精度高、计算工作量小、适用范围广。 （3）研究了地下钢筋混凝土框架结构抗震性能指标。通过对典型地铁车站结构进行地震反应分析，研究了地下矩形钢筋混凝土框架结构的破坏机理。基于地下框架结构破坏模式，提出了地铁地下结构抗震性能水平的划分方式。通过典型地铁车站结构参数分析和结构抗震性能试验数据统计分析等方法，初步提出了地下矩形钢筋混凝土框架结构的量化性能指标。 （4）提出了地下隧道结构纵向抗震分析的整体式反应位移法。基于一维化时域有限元算法，介绍了SH波斜入射时自由波场的计算方法。通过自编程序实现了SH波斜入射时的有效波动输入，建立了非一致地震动作用下隧道纵向动力反应分析模型，开展了隧道纵向抗震分析，获得了地震波斜入射对隧道纵向地震反应的影响规律。结合地震波斜入射时自由波场的计算方法，对纵向反应位移法进行改进，提出了隧道纵向抗震分析的整体式反应位移法，并验证了改进方法的有效性。
【图文】：

地基振动引起隧道变形计算示意图

地震系数法计算模型
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU93;TU352.11

【参考文献】

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本文编号：2525625