分析的影响,提高地震设防烈度地震地下车站的性能

文摘

中国地震参数分区(2016)增加了地震设防烈度在成都从七到八世。有必要进行深入讨论的影响,建立了地铁车站结构的抗震性能。本文建立了结构层有限元模型与成都地铁车站为例。模型边界采用粘弹性边界,和地面运动输入等效节点力的形式。等效线性化方法用于考虑土的非线性材料。地震设防烈度七度的对比分析,进行八世度,分别。通过比较两者的计算结果地震设防烈度地震动条件下,得出侧墙和地板之间的联系是最弱的位置车站结构地震作用下;地震设防烈度增加从七到八世内力的结构。它有一个相对较大的影响,特别是对弯矩的影响最明显。地震时程分析的验证结果表明,设防烈度的提高将有更明显的对结构变形的影响,和车站的结构设计可以满足安全性能要求的七世和八世度地震设防。 The research has certain reference significance for the seismic safety evaluation of the built underground station structure in Chengdu area.

1。介绍

随着科学技术和生产力的发展,在中国越来越多的地下结构工程新兴和抗震性能的研究是越来越多的关注1]。哈沙什et al。2,3),分别总结了地震灾害现象,模型试验和理论研究成果,以及地下结构的抗震分析和设计现状国内外;研究结果可以用来指导地下结构的抗震设计。

王等人。4,5采用有限元数值模拟方法,分别建立一个分析模型,讨论地下结构的地震响应的影响规律。邹et al。6NewPSA]提出了一种改进的有限元方法,预测地下框架结构在水平地震作用下的非线性行为和新的一维地震分析方法来计算位移和剪应力沿深度的分布在自由场增加运动的基石。江et al。7]提出了一种改进的推覆分析方法(I-PAM)和证明I-PAM准确预测的最大轴向力、弯矩和位移的结构。施等。8)和Yu和人民币(9),分别采用响应位移法的适用性,讨论地震分析地下综合管走廊和复杂的地下大空间结构,以及地基弹簧刚度的选择和仿真方法。艾尔大官et Al。10)利用有限元分析创造了土壤媒体和埃尔森特罗加速度时程记录输入使用地震荷载分析建筑的影响的差异在强烈地震、软土和硬土,研究结果具有良好的工程指导意义。

周et al。11,12结合工程实例,比较了不同的惯性力法,对比分析方法,和响应位移法在地下结构抗震分析,并提出了不同的计算公式的适用性和建议。邓和梁13)选择五个计算方法包括惯性力法、反应位移法和动态时程方法的适应性和评价五个计算方法。徐et al。14]讨论了强迫反应位移法和反应加速度法的基础上反应位移法。强迫反应位移法时使用,建议边的距离应该结构宽度的两倍,而当反应加速度法、边的距离应该是三倍以上的宽度结构。李等人。15和刘et al。16),分别提高了地震地下结构推覆分析方法,和两个改进的方法可以更好的评估后地下结构的抗震性能验证的例子。推覆分析(17)提出了大不同的表面结构的地震响应特征。事实证明,推覆分析可以有效地应用于抗震设计和地下结构的损伤评估。

Belostotsky et al。18]介绍了部队的分类和简要概述的方法,基于方法和数值方法耦合系统的地震分析soil-underground结构,为地下结构的抗震设计提供了方法和手段。Yu et al。19)提出了VHS的地震分析方法使用multiaxis土壤结构系统测试装置,并将结果应用到实际项目,验证其合理性和准确性。李等人。20.)建立了一个三维仿真分析模型研究的地震特征交叉迁移地铁站的水平地震波作用下软土层。邱et al。21),基于动态平衡地上building-soil-subway站积分模型的特点,提出了一种简化计算方法对地铁车站的结构内力。

地下结构的抗震设计总是落后于地面结构,但地下结构通常是非常重要的;一旦破坏,就很难修复。尤其是地铁站,未能做好抗震设计将造成严重的危害人们的生命和财产安全。同时,地铁车站的成本高;一旦破坏,损失是非常巨大的。从2016年6月1日,在成都新建筑位于地震设防烈度区七世将会升级到八世。地震设防烈度越高的地区,建筑的整体抗震稳定性越强,代表一个地区的要求。因此,有必要分析和研究的影响的增加地震设防烈度的地震安全性能建地铁。

本文以成都地铁地下车站为例,采用粘弹性边界和地面运动的等效节点力输入方法,采用等效线性化方法来模拟非线性的土壤材料,,分别计算了七世和八世高抗震设防烈度地震反应条件下,结合国家标准检查车站结构的抗震性能,讨论了影响增加的地震设防烈度建造地铁的抗震性能,并评估地震安全的建造地铁项目。

2。工程背景

成都地铁的某一行建于2013年,总长度为41公里,其中地下线36公里。本研究选择一个典型的两层楼的箱梁,车站的结构。

车站的主要结构是高17.41米,左右跟踪区域是重叠的,和标准断面结构的净宽度为25.50米。主要的车站围护结构采用地下连续墙厚1.2米。车站结构层的底部约21米低于地面。根据结构设计,车站结构的组件接触土壤,如顶部板(包括梁),底板块和侧墙(包括墙的内列),使用C35混凝土和组件,不接触土壤,如隔墙和中间板,使用C35混凝土梁为中心和C45混凝土柱中心。

根据地质勘查报告,车站所在土层土壤主要是粉质粘土和淤泥。材料的物理性质在车站站点解决如表所示1。根据《建筑抗震设计规范》(gb50011 - 2010)”(22),土壤类型的网站全面确定为中软土和网站类别是第三类。具体的土层表所示1。

3所示。计算模型

本文使用有限元软件ABAQUS建立二维结构层模型。有限元分析是一个强大的通用有限元软件,其中包括一个非常富有的材料模型、元素模型,加载和边界条件,并能解决静态的,动态的,以及其他问题,特别是解决非线性问题的能力是很出色的地震动态分析。模型如图1。模型是100米高,200米长(结构边界的距离模型边界结构的宽度)的三倍多。网格划分为平面应变单元,土壤划分为37621个单位,和车站结构分为3236辆。

本文计算模型采用粘弹性边界,和地面运动输入采用等效节点力,也就是说,弹簧阻尼系统和等效节点力是应用在模型边界。弹簧元件用于模拟土壤的弹性回复能力,和阻尼元素是用来吸收边界的散射波能,如图2。的等效节点力计算的速度,位移,自由场和压力,用于模拟地震动的输入。

摘要等效线性化方法用于模拟土材料的非线性特征。根据地质调查报告,动态剪切模量比之间的关系,土壤材料的阻尼比和剪切应变如表所示2。

计算模型采用的地面运动输入七度设防的地面运动的车站设计和相邻的八世度强化地面运动项目。地面运动时程曲线如图3(一个)和3 (b)。的峰值地面加速度E1,E2,E3 0.052 g、0.178 g和0.314 g七度和0.042克,0.148 g和0.380 g八世学位,分别。

4所示。结果分析

在地震设防烈度的影响增加地铁的抗震性能是反映在三个方面:结构内力,抗震性能指数检查计算,并建议措施。

4.1。内部的结构

以E3的地震设防烈度地震条件计算八世度作为一个例子,位移和应变云的最大弯矩图目前车站结构给出了数据4(一)和4 (b)。

从图可以看出4(一)车站结构的水平位移相对较大,达到0.66,这是与土协调变形的结果。然而,顶部和底部的相对位移车站并不大。目前的最大弯矩,顶部和底部的最大相对位移的车站是12.4毫米。图4 (b)显示最不利影响的地面运动的位置在车站结构侧壁和底板之间的连接,需要注意在抗震设计。一般来说,车站的侧壁和底板可以增厚或可以增加混凝土强度水平。

轴力、剪力和弯矩最大力矩的车站结构车站结构的弯矩的作用下E2,E3地震设防烈度七世和八世度提取,分别如表所示3。

表3比较的影响在地震设防烈度提高车站结构的内力。的作用下E地震设防烈度2地面运动,增加结构的内力增加了16%∼23%;的作用下E3地面运动,地震设防烈度的增加更明显影响结构的内力,内力的结构增加了20%∼30%。地震设防烈度的增加对结构的弯矩的影响更大,更明显的工作条件E3地面运动。比较结构内力的七世和八世度地震设防烈度的地震设防烈度的影响表明,在修建地铁车站的结构不能被忽略,并要注意地震安全性能的设计。

4.2。的抗震性能验算指标

根据“地下结构的抗震设计标准”(23),计算结果检查横截面承载力和抗震变形。其中,横截面承载力是反映在横断面的面积强化和地震层间位移角变形反映。

从表可以看出4,(1)对于强化程度的七世,与计算结果相比中等地震的作用下E2,大地震的影响E3钢筋的面积增加了18.1%和层间位移角反应增加了15.2%;(2)强化程度的八世,与计算结果相比中等地震的作用下E2,大地震的影响E3钢筋面积增加了11.3%,interstorey位移角30.5%。强烈地震的影响E3增加了层间位移角比钢筋面积的增加,表明结构进入弹塑性阶段在强烈地震的影响E3所示。设防烈度的增加大大改善了内力和变形验算指标,所以增加地震设防烈度的影响抗震性能的地铁站应给予足够的关注。(3)增加地震设防烈度增加钢筋的面积中等地震的作用下E2 33.8%,层间位移角增加了47.8%;钢筋的面积大地震的作用下E3需要增加了约26.1%。层间位移角增加了约67.4%。强化区域反映了结构的内力的变化,和层间位移角的变化反映了结构变形。不难看到,在地震设防烈度增加相当大的对结构变形的影响,在今后的工程实践值得特别关注。

检查计算结果表明,车站的结构设计可以满足程度的安全性能要求七世和八世地震设防。

5。结论

本文建立了结构层模型通过在成都某地铁车站的结构为例。土材料的非线性模拟利用等效线性化方法,有限元分析模型是基于粘弹性边界,和地面运动输入等效节点力的形式。通过地震时程分析,提高抗震设防烈度的影响车站的抗震性能比较研究,并根据国家标准,检查计算结果是得出以下结论:(1)最不利位置的地面运动的影响在地铁车站的结构是在侧壁和底板之间的联系。在抗震设计的阶段,要注意加强这个位置的设计。一般来说,车站的侧壁和底板可以增厚或可以增加混凝土强度水平。(2)增加的影响在地震设防烈度建造地铁车站结构的内力是不容忽视的,尤其是对结构弯矩的影响更加明显。根据数据分析,抗震设防烈度的增加有一个相当大的对结构变形的影响,如在E3地震,配筋率增加了26.1%,增加地下建筑的材料消耗和成本。(3)根据国家标准计算结果检查表明,设防烈度将有一个更明显的增加对结构变形的影响;车站的结构设计可以满足程度的安全性能要求七世和八世地震设防。

数据可用性

从实验产生的数据,可以根据要求提供相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

曾应进行实验、分析结果,进行了理论解释,和写的手稿。Shiguang徐提供建设性的建议和执行重大技术论文的评审和编辑。Shiqian阴提供严谨和学术论文的语言流利。

引用

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